Плотность тепловыделения

Практика теплоснабжения показала ряд преимуществ воды, как теплоносителя, по сравнению с паром: температура воды в системах теплоснабжения изменяется в широких пределах (300 — 470 К), более полно используется теплота на ТЭЦ, отсутствуют потери конденсата, меньше потери теплоты в сетях, теплоноситель обладает тепло-аккумулирующей способностью. Вместе с тем водяные системы теплоснабжения имеют следующие недостатки: требуется значительный расход электроэнергии на перекачку воды; имеется возможность утечки воды из системы при аварии; большая плотность теплоносителя и жесткая гидравлическая связь между участками системы обусловливают возможность появления механических повреждений системы в случае превышения допустимого давления; температура воды может оказаться ниже заданной по технологическим условиям.

Подъемная сила Fa перемещает прогретую жидкость вверх без каких-либо побуждающих устройств — возникает естественная конвекция (см. рис. 9.1). Все рассуждения о возникновении естественной конвекции справедливы и для случая охлаждения жидкости с той лишь разницей, что подъемная сила, как и вектор g, будет направлена вниз, поскольку плотность теплоносителя около холодной поверхности будет больше, чем вдали от нее.

где а — коэффициент теплоотдачи; ср — теплоемкость теплоносителя; р — плотность теплоносителя; w—характерная скорость. Произведение критерия Gr на критерий Рг иногда называют критерием Релея Ra:

где G = ptt)f — массовый расход теплоносителя; w — скорость теплоносителя; р — плотность теплоносителя; / — сечение канала.

где а — коэффициент теплоотдачи; ср — удельная теплоемкость при постоянном давлении теплоносителя; р — плотность теплоносителя; w — характерная скорость.

где G = pwf — массовый расход теплоносителя; w — скорость теплоносителя; р — плотность теплоносителя; / — площадь сечения канала.

здесь рд — плотность теплоносителя; FCB — площадь свободного сечения перед секциями ТА; т?/ — коэффициент сужения.

где р — плотность теплоносителя, кг/м3; w — условная скорость, рассчитываемая по полному сечению кладки (по набегающему потоку), м/с; Н — высота слоя, м; d — диаметр шара, м; — коэффициент гидравлического сопротивления шарового слоя.

Здесь fy—средняя массовая температура в субъячейке; tlt t2 — температуры оболочки и топлива; г, у, z — координаты; ф — угол; ср — удельная теплоемкость, Дж/(кг-К); р — плотность теплоносителя; Kf, Я1, Я2—коэффициенты теплопроводности теплоносителя, оболочки, топлива; qv — плотность тепловыделения; Яэф — см. формулу (4.47); ыф — средняя скорость потока в субъячейке площадью &F.

L — характерный размер потока (например, диаметр трубопровода) ; P = P/(pU^) — безразмерное давление; р — плотность теплоносителя;

Здесь \, ср , р — коэффициент теплопроводности, теплоемкость и плотность теплоносителя, g = 9,8 м/с2 , G — массовый расход,

qi—тепловой поток на единицу длины, Вт/м; qD — объемная плотность тепловыделения, Вт/М3;

1-66. Рассчитать распределение температуры в поперечном сечении тепловыделяющего элемента (твэла), имеющего форму длинного полого цилиндра (рис. 1-22) с внутренним диаметром Й1=16мм и наружным диаметром Й2 = 26 мм, выполненного из урана [Х = = 31 Вт/(м-°С)]. Обе поверхности твэла покрыты плотно прилегающими оболочками из нержавеющей стали [А,0б = 21 Вт/(м-°С)] толщиной 6 = 0,5 мм. Объемную плотность тепловыделения в уране принять равномерной по сечению и равной <7„ = 5-107 Вт/м3.

1-68. Тепловыделяющий элемент, имеющий форму полого цилиндра с внутренним диаметром ^ = 14 мм и наружным диаметром 1/2 = 24 мм, выполнен из урана [Х=31 Вт/(м-°С)]. Обе поверхности твэла покрыты плотно прилегающими оболочками из нержавеющей стали [Лоо = 21 Вт/(м-°С)] толщиной 0,5 мм. Объемную плотность тепловыделения в уране принять равномерной по сечению и равной <7„ = 2-108 Вт/м3.

Объемную плотность тепловыделения в уране qv принять постоянной по сечению и изменяющейся по длине по косинусоидальному закону (реактор без торцевых отражателей). Если начало координат расположить в середине по длине твэла, то при x—Q 9"o=2,2X XI О8 Вт/м3.

12-21. Определить распределение температуры в поперечном сечении тепловыделяющего элемента, имеющего форму полого цилиндра с внутренним диаметром di = 14 мм и наружным диаметром di = =28 мм, выполненного из урана [К=31 Вт/(м-°С)]. Обе поверхности твэла покрыты плотно прилегающими оболочками из нержавеющей стали [Х0б = 21 Вт/(м-°С)] толщиной 6 = 0,5 мм. Объемную плотность тепловыделения в уране принять равномерной по сечению и равной <7„ =2-10е Вт/м3.

Объемную плотность тепловыделения в уране qv принять постоянной по сечению и изменяющейся по длине по косинусоидальному закону (реактор без торцевых отражателей) Если начало координат расположить в середине по длине твэла, то при x=Q д„о = 4,9х ХЮ1 Вт/м3.

Максимальная объемная плотность тепловыделения в уране <7ио= 1,2-108 Вт/м3. Расход натрия 0 = 0,66 кг/с, а его температура на входе в канал f1ni = 3000C. Все остальные условия остаются такими же, как в задаче 12-25.

Величина qF характеризует среднюю плотность тепловыделения в сечении топки площадью F?, м2.

Величина qF характеризует среднюю плотность тепловыделения в сечении топки площадью /'т, м2.

Здесь fy—средняя массовая температура в субъячейке; tlt t2 — температуры оболочки и топлива; г, у, z — координаты; ф — угол; ср — удельная теплоемкость, Дж/(кг-К); р — плотность теплоносителя; Kf, Я1, Я2—коэффициенты теплопроводности теплоносителя, оболочки, топлива; qv — плотность тепловыделения; Яэф — см. формулу (4.47); ыф — средняя скорость потока в субъячейке площадью &F.

Максимальная плотность тепловыделения в графите