什么是dittus-boelter arearation - 定义

本地营养数可以从众所周知的DTTUS-BOELTE方程获得。当存在大的温差时,Dittus-Boelter等式易于解决,但在较大的情况下不太准确

Dittus-boelter方程

为充分发展(水动力和热)湍流在光滑的圆管,本地努塞尔号码可以从众所周知的情况下获得Dittus-Boelter方程。的Dittus-boelter方程很容易解决,但当跨越流体对于粗糙的管(许多商业应用)来说,较低的准确性,因为它量身定制到光滑的管子。

dittus-boelter等式 - 公式

Dittus-Boelter相关可用于小到适中的温差,T- T.Avg.,所有特性均在平均温度T下计算Avg.

对于具有较大性质变化特征的流动,修正(例如粘度修正因子/μμ例如,必须考虑到Sieder和Tate推荐。

Sieder-tate方程式

当表面和流体温度之间的差异很大时,可能需要考虑粘度与温度的变化。因此改进的形式Dittus-Boelter方程被提出了文本编辑器泰特(1936)。

Sieder-Tate方程-相关

党卫军

Gnielinski方程

虽然Dittus-boelter.Sieder-Tate方程对于本文的目的,很容易应用,并且对于本文的目的而言,大约25%的错误可能因其使用而导致。可以通过使用更近期的,但通常更复杂,相关性等诸如Gnielinski相关性。该等式对于在包括转变区域的大型雷诺数范围内的管有效。

Gnielinski方程 - 相关性

达西摩擦因素, F,是使用的无量纲数量达西 - 威斯巴赫方程式,以便描述摩擦损失在管道或管道以及开放式流动中。这也被称为达西 - 威斯巴赫摩擦因子,阻力系数,或简单摩擦因子

粗壁管

我们还注意到所有这些方程都涉及光滑的管。对于粗管中的湍流,传热系数增加w88优德备用网址 微博墙粗糙。作为雷诺数增加后,黏性亚层变薄变小。当雷诺数很高时,粘性亚层变得很薄,以至于表面粗糙度凸出到流动中。这种情况下的摩擦损失主要是由突出的粗糙元在主流中产生的,而层流亚层的贡献可以忽略。

《特殊参考:传热教科书》,John H. w88优德备用网址 微博Lienhard IV和John H. Lienhard V. Phlogiston出版社,2012。

示例 - Dittus-Boelter公式 - 包层表面温度

对流 - 对流传热w88优德备用网址 微博克利德是燃料杆的外层,站在反应堆冷却剂核燃料(即。燃料芯块)。它是由低吸收截面的耐腐蚀材料热能中子, 通常锆合金克利德防止放射性裂变产物逸出燃料母体进入反应堆冷却剂并污染它。包层是一种障碍辩护’接近,故而为之coolability是关键安全方面之一。

考虑内半径的燃料包层rZr,2= 0.408厘米和外半径rZR,1= 0.465厘米。与燃料颗粒相比,燃料包层几乎没有发热(包层辐射略微加热)。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热。

假使,假设:

  • 包层的外径是:d = 2 x rZR,1= 9, 3毫米
  • 燃料销的音高为:p = 13毫米
  • 导热系数饱和水在300°C时是:k= 0.545 W / m。K
  • 饱和水在300℃时的动态粘度为:μ= 0.0000859 n.s / m2
  • 流体密度是:ρ = 714公斤/米3.
  • 比热是:cp= 5.65 kj / kg.k
  • 核心的流速是恒定的,等于V= 5米/秒
  • 轴向坐标下的反应堆冷却剂温度为:T= 296°C
  • 燃料的线性热速率是l= 300 w / cm(F≈2.0),则体积热速率为qV= 597 x 106W / m3.

液压直径 - 燃料通道计算普兰特,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,包层表面温度,TZR,1

计算包层表面温度,我们必须计算普兰特,雷诺兹努塞尔号码,因为这种流动状态的传热可以w88优德备用网址 微博用Dittus-Boelter方程,这是:

dittus-boelter等式 - 公式

计算Prandtl号码

计算普兰特号码,我们必须知道:

  • 饱和水在300°C时的导热系数为:k= 0.545 W / m。K
  • 饱和水在300℃时的动态粘度为:μ= 0.0000859 n.s / m2
  • 比热是:cp= 5.65 kj / kg.k

注意,所有这些参数在20°C时的300℃下的水显着不同。普兰特号码在20°C时周围6.91。则反应堆冷却剂在300°C时的普朗特数为:

prandtl号 - 例

计算雷诺数

为了计算雷诺数,我们必须知道:

  • 包层的外径是:d = 2 x rZR,1= 9, 3毫米(计算液压直径)
  • 燃料销的音高为:p = 13毫米(计算液压直径)
  • 饱和水在300℃时的动态粘度为:μ= 0.0000859 n.s / m2
  • 流体密度是:ρ = 714公斤/米3.

液压直径,Dh,是处理流入时常用的术语非圆形管和渠道。的燃料通道的液压直径,Dh等于1385毫米。

参见:液压直径

雷诺数然后在燃料通道内等于:

雷诺数-例子

这完全满足了湍流条件

使用Dittus-Boelter方程计算营养数

用于在光滑的圆管中完全开发的(流体动力学和热)湍流,本地努塞尔号码可以从众所周知的情况下获得Dittus-boelter方程

计算努塞尔号码,我们必须知道:

努塞尔号码对于燃料通道内的强制对流则等于:

Nusselt号 - 示例

传热系数和包层表面温度计算的计算w88优德备用网址 微博ZR,1

详细了解几何形状、流体参数、包层外半径、线性热流率、对流换热系数,可以计算温差w88优德备用网址 微博ΔT.冷却剂(T)和包覆面(TZR,1)。

要计算包层表面温度,我们必须知道:

  • 包层的外径是:d = 2 xrZR,1= 9, 3毫米
  • 努塞尔数,也就是nu.Dh= 890.
  • 燃料通道的液压直径是:Dh= 13, 85毫米
  • 反应器冷却剂(300°C)的导热率为:k= 0.545 W / m。K
  • 在该轴向坐标上的反应器冷却剂的体积温度是:T= 296°C
  • 燃料的线性热速率是:l= 300 w / cm(F≈2.0)

对流传热系数,w88优德备用网址 微博h,由NUSESER号码的定义直接给出:

对流传热系数 - 示例w88优德备用网址 微博

最后,我们可以计算包层表面温度(tZR,1),只需使用牛顿的冷却定律:

牛顿冷却法 - 例

对于正常运行的压水堆,有一个压缩液体水在反应堆芯,环和蒸汽发生器内部。压力大致保持16 mpa。在这个压力下,水沸腾350°C.(662°F)。可以看出,表面温度tZR,1= 325°C确保,甚至不会发生甚至不会发生沸腾的沸腾。注意,逐渐沸腾需要ZR,1= T.星期六。由于水的入口温度通常是关于290°C.(554°F),显然该示例对应于芯的下部。在核心的较高升高处,散装温度可达330℃。29℃的温度差导致过冷沸腾可能发生(330℃+ 29℃> 350℃)。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,对流传热系数显着增加,因此在升高升高,温度差(Tw88优德备用网址 微博ZR,1- T.)显著降低。

参考:
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参见:

对流

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