Скоростей теплоносителей

засыпку перпендикулярно сечению, т. е. вдоль оси канала, практически невозможно из-за чрезмерных скоростей теплоносителя и потери давления. Подобная же задача была решена при фильтрации жидкостей. В очистке теплоносителя она была успешно решена путем развития фильтрующего слоя при сохранении поперечного сечения и организации потока, перпендикулярного к стенкам фильтра. В этой схеме фильтруемая жидкость подводится и отводится параллельно оси фильтра. Таким образом, течение очищаемой жидкости оказывается продольно-поперечным. Обычно схема фильтра такова, что сечение подводящего канала, по мере перетекания очищае-мой жидкости в осевом на-

Расчет коэффи ц и ентов теплопередачи и плотни-сти теплового потока на испарительном участке. Коэффициенты теплопередачи рассчитываются для условий входа и выхода и для нескольких скоростей теплоносителя по следующей схеме.

Расчет коэффициентов теплопередачи, плотности теплового потока на экономайзерном участке и теплоотдающей поверхности экономайзера. Коэффициенты теплопередачи рассчитываются для нескольких скоростей теплоносителя по следующей схеме.

Расчет выполняется для нескольких скоростей теплоносителя, выбранных для теплового расчета (см. выше) последовательно по участкам от входного до выходного патрубка.

Жидкометаллические теплоносители имеют малую вязкость, что позволяет для их перекачки использовать центробежные насосы*. Хорошая электропроводность щелочных металлов дает возможность использовать для их перекачки и электромагнитные насосы. Поскольку гидравлическое сопротивление пропорционально плотности перекачиваемой жидкости, затраты на перекачку щелочных металлов при прочих равных условиях в 10—15 раз меньше, чем на перекачку тяжелых металлов. При равных затратах мощности на перекачку использование щелочных металлов позволяет достичь более высоких скоростей теплоносителя.

На рис. 6 представлен график зависимости (4). Опытные точки, приведенные на графике, получены в результате эксперимента на рабочем участке с электрообогревом в широком диапазоне скоростей теплоносителя: w" = 10-^-50 м/сек (табл. 2) и w"=50~ -f-ЗОО м/сек (табл. 4). Проведенная на графике линия соответствует уравнению

Рис. 6. Обобщение температурного перепада стенка—ядро потока в области высоких скоростей теплоносителя.

теплообмена для определения коэффициентов теплоотдачи может быть использована формула (3), которая получена в области невысоких скоростей теплоносителя при отсутствии перегрева ядра потока сверх Ts.

Рис. 11.10. Обобщение данных по температурному перепаду стенка—ядро потока в области высоких скоростей теплоносителя

Исследование теплогидравлических характеристик ТА в условиях эксплуатации с достаточной степенью точности не всегда осуществимо. Трудности в основном связаны с необходимостью выполнения надежных измерений локальных и средних температур рабочих сред. Особенно это относится к ТА большой единичной мощности, имеющих значительные габаритные размеры входных и выходных коллекторов, что приводит обычно к неравномерному распределению расходов и температур по объему последних. Наиболее ярко выражены подобные условия в ПТО при интегральной компоновке оборудования первого контура. При такой компоновке на входе ПТО без принятия специальных мер возможно значительное температурное расслоение теплоносителя. Соответствующие исследования в процессе эксплуатации для реакторов с интегральной компоновкой затруднительны из-за затесненности на крыше реактора, не дающей возможности разместить необходимое число датчиков для измерения поля температур и скоростей теплоносителя.

Как известно, в реальных процессах конвективного теплообмена поля температур и скоростей теплоносителя оказывают взаимное влияние друг на друга: физические параметры потока зависят от температуры, а температура, в свою очередь, является функцией скорости потока. В тех случаях, когда такое взаимовлияние существенно, возникает практическая необходимость совместного рассмотрения уравнений сохранения энергии и гидродинамики.

Современная техника характеризуется ростом тепловых нагрузок, скоростей теплоносителей и других параметров. При высоких температурах рабочие процессы могут неизбежно сопровождаться химическими превращениями. Так, например, как уже упоминалось в § 11-3, при гиперзвуковых скоростях полета вследствие аэродинамического нагрева воздух может иметь высокую температуру, при которой может происходить и существенная ионизация воздуха1.

В современных энергетических установках наблюдается тенденция к использованию все более высоких скоростей теплоносителей. Это приводит к тому, что часто каналы работают в области квадратичного закона сопротивления, где важное значение приобретает точное значение Д. Поскольку в справочниках приводятся лишь весьма ориентировочные значения этой величины, то для точных расчетов необходимы специальные измерения абсолютной эквивалентной шероховатости выбранных трубопроводов.

Двумерные поля температур и скоростей теплоносителей (рис. 10.5). Кроме одномерного расчета распределения температур, применяется также

Термическое сопротивление отложений (168). Байпасные перетечки теплоносителей (169). Гидравлические неравномерности (169). Двумерные поля температур и скоростей теплоносителей (169).

Уравнение (10) используется для выбора как оптимальной формы поверхностей нагрева, так и оптимальных скоростей теплоносителей в теплообменнике.

Предварительный гидродинамический расчет производят после составления теплового баланса аппарата. Он заключается в определении расходов и скоростей теплоносителей в отдельных элементах аппарата. Расчет сопротивлений элементов производят, как исключение, например, в том случае, когда без знания перепада давлений в трубной системе невозможно определить коэффициент теплоотдачи от поверхности труб. Эта стадия гидродинамического расчета предшествует детальному тепловому расчету.

При оптимизации теплоэнергетическх установок во многих работах в качестве критерия оптимальности рассматривается или максимум тепловой экономичности или минимум суммарных расчетных затрат. В этих случаях функционалом является или выражение удельного расхода (к. п. д.) или выражение суммарных расчетных затрат. В качестве ограничений обычно рассматриваются допустимые значения давлений, температур, скоростей теплоносителей, температур стенки, пределов прочности материалов и многие другие факторы. При решении таких задач функционал и функции ограничений (все или частично) нелинейны относительно оптимизируемых переменных, причем функционал может иметь выпукло-вогнутый характер изменения.

Технико-экономические показатели одного и того же типа аппарата могут быть существенно улучшены посредством оптимизации режимных параметров, в частности выбором скоростей теплоносителей, при которых обеспечиваются возможно более близкие друг к другу значения коэффициентов теплоотдачи по обе стороны поверхности теплообмена. При вынужденном различии в значениях коэффициентов теплоотдачи используют оребрение разделительной стенки со стороны, где а имеет меньшее значение. В случае низкой теплоотдачи с обеих сторон поверхности в целях повышения эффективности и ком-> пактности аппарата целесообразно применять двустороннее оребрение [29, 32, 35].

Здесь более подробно рассматривается методика, позволяющая обоснованно находить оптимальное взаимное расположение (компоновку) теплообменных поверхностей по ходу греющей среды в зависимости от перечисленных внешних и внутренних параметров парогенератора. В то же время выбор всех этих параметров, а также распределение в парогенераторе тепловосприятий, температурных напоров, скоростей теплоносителей, подбор сортов сталей и т. д., в свою очередь, зависят от выбора компоновки.

Кроме того, применяются теплообменники с U-образными трубками (рис. 8-2, г) и теплообменники с усаженными трубками (рис. 8-2, б) с целью выравнивания скоростей теплоносителей (увеличения скорости в межтрубном пространстве без наличия перегородок) .

Экономически наивыгоднейшее место установки газоохладителя определяют при оптимальных значениях поверхности и параметров теплоносителей, учитывающих технологические, стоимостные и режимные факторы. Рассмотрим определение экономически наивыгоднейшего значения поверхности газоохладителя Fonr для выбранных температур, расходов и скоростей теплоносителей. Переменными величинами в рассматриваемых условиях являются температуры теплоносителей на выходе из газоохладителя, мощности компрессора NK и насоса Nn, расходуемые на преодоление сопротивлений по газовому и водяному трактам, мощность паровой турбины AAfnT.