- •Оглавление
- •Исходные данные
- •Режимы течения двухфазных потоков
- •Характеристики двухфазного потока Определение характеристик
- •Сводная таблица расчётов характеристик дфп
- •Определение φ Пример расчета φ нормативным методом
- •Расчет φ с помощью коэффициента скольжения
- •Сводная таблица расчётов φ тремя методами
- •Графики зависимости φ и β отx
- •Расчет коэффициента теплоотдачи и температуры стенки для всей трубы
- •Список литературы
Определение φ Пример расчета φ нормативным методом
Расчет φпо нормативному методу производится с помощью следующей формулы:
φ=Сβ
где С – коэффициент пропорциональности, определяемый по номогорамме 6 из [1].
При этом приходится учитывать следующие условия:
1) расчет справедлив для p>10 атм;
2) расчет справедлив для dтр>30 мм, еслиdтр<30 мм, то необходимо делать поправку.
Расчетная скорость смеси:
Вычисления производятся для среды пар–вода при температуре насыщения.
При p=6,9 Мпа и= 6,71 получаем:
С=0,761
Тогда φрассчитаем следующим образом:
Расчет φ с помощью коэффициента скольжения
Для определения истинного объемного паросодержания двухфазной смеси через коэффициент скольжения, используем следующую модель:
где коэффициент скольжения определяется по формуле Zivi:
Получим значение φ
Сводная таблица расчётов φ тремя методами
Таблица 4.1
z |
iz |
x |
ϕнорм |
c |
ϕ через S |
S |
0 |
1231,5 |
-0,021 |
0,000 |
0,000 |
-0,531 |
1,197 |
0,1 |
1259,6 |
-0,0019 |
0,000 |
0,000 |
-0,034 |
1,197 |
0,2 |
1287,8 |
0,017 |
0,198 |
0,761 |
0,227 |
1,197 |
0,3 |
1316,0 |
0,035 |
0,328 |
0,762 |
0,387 |
1,197 |
0,4 |
1344,1 |
0,054 |
0,413 |
0,763 |
0,496 |
1,197 |
0,5 |
1372,3 |
0,073 |
0,472 |
0,764 |
0,574 |
1,197 |
0,6 |
1400,5 |
0,091 |
0,516 |
0,765 |
0,634 |
1,197 |
0,7 |
1428,6 |
0,110 |
0,550 |
0,766 |
0,680 |
1,197 |
0,8 |
1456,8 |
0,129 |
0,577 |
0,767 |
0,718 |
1,197 |
0,9 |
1485,0 |
0,147 |
0,600 |
0,768 |
0,748 |
1,197 |
1 |
1513,1 |
0,166 |
0,618 |
0,769 |
0,774 |
1,197 |
1,5 |
1653,9 |
0,259 |
0,676 |
0,770 |
0,858 |
1,197 |
2 |
1794,8 |
0,352 |
0,740 |
0,770 |
0,904 |
1,197 |
2,5 |
1935,6 |
0,446 |
0,810 |
0,770 |
0,933 |
1,197 |
3 |
2076,4 |
0,539 |
0,850 |
0,770 |
0,953 |
1,197 |
3,5 |
2217,2 |
0,632 |
0,900 |
0,770 |
0,967 |
1,197 |
4 |
2358,1 |
0,725 |
0,930 |
0,770 |
0,978 |
1,197 |
4,5 |
2498,9 |
0,819 |
0,960 |
0,770 |
0,987 |
1,197 |
5 |
2639,7 |
0,912 |
0,980 |
0,770 |
0,994 |
1,197 |
5,5 |
2780,5 |
1,005 |
|
0,770 |
1,000 |
1,197 |
6 |
2921,4 |
1,098 |
|
0,770 |
1,005 |
1,197 |
6,5 |
3062,2 |
1,192 |
|
|
1,009 |
1,197 |
Графики зависимости φ и β отx
Рис.3 Графики зависимости φ и β от x
Расчет коэффициента теплоотдачи и температуры стенки для всей трубы
Способ расчёта будет меняться с изменением массового паросодержания.
, (29)
где = 0,285 ·– кинематическая вязкость воды, значение которой мы берём в [3].
Т.к. Re> 2000, то воспользуемся формулой Михеева для расчёта Nu:
Nu = 0,023 · ·= 0,023 ··= 726, (30)
где = 1,678 согласно [3]. На темпр насыщ
Запишем общую формулу для Nu и выведем из неё .
Nu = (31)
Откуда
= == 31000, (32)
Здесь = 0,677– коэффициент теплопроводности из [1]. На темпр насыщ
Вычислим коэффициент теплоотдачи при кипении в большом объеме
= 4,32 · (+ 1,28 ··) ·= 4,32 · (+ 1,28 ··)= 248000(33)
= 8> 3,
Следовательно,
Определяем значение расходного массового паросодержания , при котором прекратится орошение стенки. Для этого используем таблицу [4].
Для заданных условий
При 0 < x <
(34)
= += 310 += 316 °C
Из Рис.8.22 (а) [2] определим, что теплоотдача окисленных труб = 21200, а следовательно, согласно Рис.8.22 (б), поправочный множитель К = 5.
<x ≤ 1
Подставим значения для х=0,88.
Определим значение числа Рейнольдса для перегретого пара
Найдем коэффициент
Рассчитаем число Нуссельта
где - число Прандтля для перегретого пара.
Определим коэффициент теплоотдачи на участке ухудшенного теплообмена
где - коэффициент теплопроводности перегретого пара, Вт/(м·К).
Найдем температуру стенки
(39)
x> 1
Возьмем х=1,5.
Рассчитаем энтальпию перегретого пара
Следовательно температура перегретого пара будет равна =778,9⁰С.
Определим значение числа Рейнольдса для перегретого пара
=,(42)
Рассчитаем число Нуссельта для перегретого пара
Найдем коэффициент теплоотдачи для перегретого пара
Теперь определим температуру стенки
Все данные для остальных точек трубы занесены в таблицу 5.1. Построен график температуры стенки рис 3.1.
Как видно из графика в зоне ухудшенного теплообмена температура стенки незначительно увеличивается.Такой режим не опасен для труб.
Таблица 5.1
x |
α |
Tw |
0,0003 |
248000 |
316 |
0,0069 |
248000 |
316 |
0,0136 |
248000 |
316 |
0,0202 |
248000 |
316 |
0,85 |
354 |
694 |
0,88 |
358 |
690 |
0,94 |
361 |
687 |
1 |
331 |
721 |
1,5 |
194 |
1465 |
Рис.4
Выводы
Руководствуясь полученными результатами, можно сделать вывод о том, что уровень теплоотдачи с поверхности, покрытой продуктами коррозии, снижается, поэтому при одной и той же плотности теплового потока перегрев жидкости, кипящей на поверхности окисленной трубы, будет меньше, чем при кипении на поверхности чистой трубы.
Был рассчитан коэффициент теплоотдачи для разных участков кипения воды, в том числе и для области ухудшенного теплообмена. Выявлена зависимость Т(x). Анализируя ее, можно сделать вывод, что в области с паросодержанием, значительно превышающем граничное, наблюдается существенное превышение температуры стенки над температурой среды.