什么是内部流程-定义

内部流动是流体被一个表面所限制的流动。详细了解内部流型的特性在工程中是很重要的。优德app热能工程
流态分类
从实际工程的观点来看,流型可以根据几个标准

所有流体流动可以分为两大类。这两种流态是:

  • 单相流体流动
  • 多相流体流动(或两相流体流动)

这是一个基本分类。所有流体流动方程(例如:88top优德官网中文版 )和本节讨论的关系(优德体育w88官网手机版)为a单相不管是液体还是蒸汽。多相流体流动的解为非常复杂和困难所以它通常出现在流体力学的高级课程中。优德体育w88官网手机版

流态另一种通常更常见的分类流的政权是根据形状和类型的吗流线。所有的流体流动可分为两大类。流体流动可以是层流的,也可以是紊流的,因此这两类是:

  • 层流
  • 湍流

层流的特点是光滑的或在常规的路径流体的粒子。因此层流也被称为流线型或粘性流。与层流相比,湍流其特征是不规则运动流体的粒子。湍流流体不是在平行层中流动,横向混合很大,且层间存在中断。大多数工业流,尤其是那些从事核工程的人是混乱的

流型还可以根据导管的几何形状或流区域。从这个角度来看,我们可以区分:

  • 内部流
  • 外部流

内部流是一种流体被一个表面所限制的流动。内部流动状态的详细知识是在工程上的重要性,因为圆形管道可以承受高压,因此被用来输送液体。另一方面,外部流是这样一种流动,在这种流动中,边界层自由地发展,没有受到相邻表面的约束。对行为的详细了解外部流政权是尤其在航空学上很重要空气动力学

内部流

内部流
资料来源:White Frank M.,流体力学,McGraw-Hill教育,第7版,2010年2月,ISBN: 978-0077422417

在流体优德体育w88官网手机版动力学中,内部流动是流体所代表的一种流动受表面限制。在工程中,详细了解内部流动状态的特性是很重要的,因为圆形管道可以承受高压,因此被用来输送液体。非圆形管道用于输送低压气体,如冷却和加热系统中的空气。内部流动结构是一个方便的几何形状的加热和冷却流体使用的能量转换技术,如核电站

对于内部流型和入口区域是典型的。在这一区域内,一个几乎无粘的上游流会聚并进入管道。来描述这个区域水动力入口长度引入,近似等于:

水动力入口长度

最大水动力入口长度再保险D,暴击= 2300(层流),是Le= 138d,其中D为管径。这是最长的开发时间。在湍流,边界层增长较快,Le相对较短。对于任何给定的问题,le/ D必须是检查看看Le与管道长度相比可以忽略不计。在距离入口有限的距离处,由于边界层合并和无粘核消失,入口效应可以忽略。然后是管流发育完全的

水力直径

为了进一步简化计算和扩大应用范围,水力直径介绍:

水力直径方程

水力直径液压直径,Dh,是处理流入时常用的术语非圆形管和渠道。水力直径使非圆形管道变成管道当量直径。使用这个术语,我们可以像计算圆管一样计算很多东西。在这个方程中,A是横截面积, P是湿周的横截面。

大多数工业流程,尤其是核工程领域动荡不安的。对于单根直管的分析,假定单向流动,几何和运动学的管道设计问题依赖于喜怒无常的图表可分为以下几类:

  • 评估必要的泵特性(Q-H特点),根据计算的压降Δp来传递给定的最大流量。
  • 计算指定的压降对于直径为D的管道,为给定的管道长度和流量。这个问题需要一个迭代过程,因为雷诺数,因此摩擦因子f是未知的。
  • 计算流量Q对于给定的管道几何形状(D, L,ε/ D,其中ε/D为相对表面粗糙度。这个问题需要一个迭代过程,因为雷诺数和摩擦因数f是未知的。
流速剖面
速度分布-内部流动
来源:美国能源部,热力学,传热和流体流动。w88优德appw88优德备用网址 微博美国能源部基础手册,卷1,2和3。1992年6月。

参见幂律速度剖面

内部层流-努塞尔数
常数表面温度

层流在管的表面温度恒定时,摩擦因数和w88优德备用网址 微博传热系数在充分发展的地区保持不变。

层流-圆形管-温度

恒定表面热流

因此,要充分发展层流在受恒定表面作用的圆管内热通量,努塞尔数是一个常数。没有依赖雷诺兹或者是普朗特数

层流-圆管-通量

内部紊流-努塞尔数
参见:Dittus-Boelter方程

为充分发展(水动力和热)湍流在光滑的圆形管中,局部努塞尔特数可以从知名人士那里获得吗Dittus-Boelter方程。的Dittus–消沉方程很容易解决,但当跨越流体对于粗糙管(许多商业应用),它的精确度较低,因为它是为光滑管量身定制的。

Dittus-Boelter方程-公式

Dittus-Boelter相关性可用于小到适中的温差,T- Tavg,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)必须被考虑在内,例如文本编辑器和泰特推荐。

例:主管道和燃料束的雷诺数

这是一个说明性的例子,下面的数据不符合任何反应堆的设计。

压水反应堆被冷却,主持高压液态水(如16MPa)。在这个压力下,水大约在350°C(662°F)沸腾。进水温度约为290℃(⍴~ 720 kg/m)3.)。反应堆堆芯中的水(冷却剂)被加热到大约325°C(⍴~ 654 kg/m)3.)当水流过时的核心

水力直径
燃料棒束的液压直径。

典型PWRs的一次电路分为两部分4个独立的循环(管道直径~ 700mm),每个回路包括一个蒸汽发生器和一个主冷却剂泵。在反应堆压力容器(RPV)内部,冷却剂首先从反应堆堆芯外部流出(通过下水管)。从压力容器的底部开始,流体向上流过堆芯,冷却剂的温度在流经燃料棒及其组成的组件时上升。

假设:

  • 一次管道流速恒定,等于17米/秒,
  • 岩心流速恒定,等于5m /s,
  • 燃料通道的液压直径,Dh等于2厘米
  • 290°C时水的运动粘度等于0.12 x 1062/秒

参见:例子:通过反应堆堆芯的流量

确定

  • 流动状态和内部雷诺数燃料通道
  • 流动状态和内部雷诺数主要管道

一次管内雷诺数为:

再保险D= 17 [m/s] x 0.7 [m] / 0.12×106[m2/ s] =99 000 000

这完全满足动荡的条件

燃料通道内的雷诺数等于:

再保险DH= 5 [m/s] x 0.02 [m] / 0.12×106[m2/ s] =833 000

这也完全满足动荡的条件。

引用:
反应堆物理与热水力学:
  1. J. R. Lamarsh,核反应堆理论导论,第二版,Addison-Wesley,雷丁,MA(1983)。
  2. J. R. Lamarsh, A. J. Baratta,核工程导论,3d版,prentices - hall, 2001, ISBN: 0-201-82498-1。
  3. 《核反应堆物理》,北京:清华大学出版社,2001年。
  4. Glasstone Sesonske。核反应堆工程:反应堆系统工程,施普林格;第4版,1994,ISBN: 978-0412985317
  5. Kazimi Mujid S.核系统卷I:热工水力基础,第二版。CRC出版社;2版,2012,ISBN: 978-0415802871
  6. 李永强,王永强,王永强。核电厂热力系统的热力学w88优德app分析。施普林格;2015年,ISBN: 978-3-319-13419-2
  7. 工程热物理学报,2006,vol . 42, no . 1, no . 1, no . 1, no . 1, no . 1, w88优德appno . 1, no . 1, no . 1, no . 1, no . 1
  8. 现代流体力学。优德体育w88官网手机版施普林格,2010,ISBN 978-1-4020-8670-0。
  9. 美国能源、热力学、传热和流体流动部。w88优德appw88优德备用网址 微博美国能源部基础手册,卷1,2和3。1992年6月。
  10. 《流体力学》,第7版,2010年2月,ISBN: 978-0077422417

参见:

流态

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