什么是对流的例子-问题与解决方案-定义

这个例子说明了如何计算对流换热。w88优德备用网址 微博换热系数和包层表面温度的计算。w88优德备用网址 微博优德app热能工程

实例-对流-包层表面温度

对流-对流传热w88优德备用网址 微博

例子-对流-问题与解决方案

包层是燃料棒的外层,站在中间吗反应堆冷却剂核燃料(IE。燃料颗粒)。它由具有低吸收横截面的耐腐蚀材料制成热中子, 通常锆合金包层防止放射性裂变产品将燃料基质逸出到反应器冷却剂中并污染它。包层构成了“障碍之一”纵深防御'方法,因此它冷却性是关键安全方面之一。

考虑内半径的燃料包层R.锆、2= 0.408厘米和外半径R.锆、1= 0.465厘米。与燃料颗粒相比,燃料包层几乎没有发热(包层受辐射轻微加热)。必须通过燃料产生的所有热量通过传导通过包层,因此内表面比外表面更热。

假使,假设:

  • 包层的外径是:D = 2 x r锆、1= 9,3毫米
  • 燃料针节距为:P = 13毫米
  • 热导率饱和水在300°C:K.H2O.= 0.545 w / m.k
  • 300℃下饱和水的动态粘度是:μ = 0.0000859 N.s/m2
  • 流体密度是:ρ= 714千克/米3.
  • 比热量是:CP.= 5.65 kJ /公斤。K
  • 核心流速是恒定的,等于V.核心= 5 m / s
  • 该轴向坐标上的反应器冷却剂的温度是:T.散装= 296°C
  • 燃料的线热率为问:L.= 300 w / cm(F问:≈2.0),因此体积热速率是QV.= 597 x 106.W / M.3.

液压直径-燃料通道计算普朗特雷诺兹这种流动制度(内部强制湍流流量)的纽带数(燃料通道),然后计算w88优德备用网址 微博传热系数最后是包层表面温度T.锆、1

计算包层表面温度,我们必须计算普朗特雷诺兹努塞尔特数,因为可以通过该流动制度的传w88优德备用网址 微博热传递来描述Dittus-boelter方程,这是:

Dittus-Boelter方程-公式

普朗特数的计算

计算普朗特数,我们必须知道:

  • 饱和水在300℃下的导热率为:K.H2O.= 0.545 w / m.k
  • 300℃下饱和水的动态粘度是:μ = 0.0000859 N.s/m2
  • 比热量是:CP.= 5.65 kJ /公斤。K

注意,所有这些参数对于300°C的水和那些在20°C的水是显著不同的。普朗特数为20°C左右6.91。然后,电抗器冷却剂在300°C下的Prandtl号码:

普朗特数

雷诺数的计算

要计算雷诺数,我们必须知道:

  • 包层的外径是:D = 2 x r锆、1= 9,3毫米(计算液压直径)
  • 燃料针节距为:P = 13毫米(计算液压直径)
  • 300℃下饱和水的动态粘度是:μ = 0.0000859 N.s/m2
  • 流体密度为:ρ= 714千克/米3.

液压直径,dH,在处理流量时是一个常用的术语非圆形管和通道。这燃料通道的液压直径D.H,等于13,85毫米。

也可以看看:水力直径

Reynolds号码在燃料通道内等于:

Reynolds号 - 示例

这完全满足动荡的条件

使用Dittus-Boelter方程计算营养数

对于光滑圆管中充分发展的(流体动力和热的)湍流,局部努塞尔特数可以从知名人士那里获得吗Dittus–消沉方程

计算努塞尔特数,我们必须知道:

努塞尔特数对于燃料通道内的强制对流,然后等于:

努塞尔数,例子

计算了换热系数和包层表面温度Tw88优德备用网址 微博锆、1

详细知识几何,流体参数,外壳的外径,线性热速率,对流传热系数允许我们计算温差w88优德备用网址 微博∆T在冷却剂之间(t散装)和包层表面(t锆、1)。

为了计算包层表面温度,我们需要知道:

  • 包层的外径为:d = 2xR.锆、1= 9,3毫米
  • 努塞尔号码,即νDH.= 890
  • 燃油通道的液压直径为:D.H= 13,85毫米
  • 反应堆冷却剂(300°C)的导热系数为:K.H2O.= 0.545 w / m.k
  • 该轴向坐标下的反应堆冷却剂体积温度为:T.散装= 296°C
  • 燃料的线热率为:问:L.= 300 w / cm(F问:≈2.0)

对流换热系数,w88优德备用网址 微博H,由努塞尔数的定义直接给出:

对流传热系数 - 示例w88优德备用网址 微博

最后计算了熔覆层表面温度(T锆、1)只需使用牛顿冷却定律

牛顿冷却定律的例子

对于正常操作的PWR,有一个压缩液体水在反应堆核心,回路和蒸汽发生器。压力维持在16MPA。在这个压力下,水大约在350°C.(662°F)。可以看出,表面温度T锆、1= 325°C确保,即使过冷沸腾不会发生。注意,过冷沸腾需要T锆、1= T。因为水的入口温度通常是290°C.(554°F),很明显这个例子对应的是核心的下部。在堆芯的较高海拔处,体温可达330°C。29°C的温差导致过冷沸腾可能发生(330°C + 29°C > 350°C)。另一方面,核心沸腾在表面上有效地破坏了停滞层,因此核心沸腾显着增加了表面转移的能力热能散装液体。结果,对流换热系数显著增大,因此在较高海拔处,温差(Tw88优德备用网址 微博锆、1- T.散装)显着降低。

参考:
w88优德备用网址 微博传播热量:
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也可以看看:

对流

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