什么是湍流的雷诺数-定义

湍流。如果雷诺数大于3500,则流动是湍流的。核设施中的大多数流体系统都是在紊流中运行的。优德app热工程学

雷诺数的政权

层流。实际上,如果雷诺数是不到2000,流动为层流。在圆管内流动的公认转捩雷诺数为再保险d,暴击= 2300。

过渡流。在雷诺数在大约2000和4000之间由于湍流的开始,流动是不稳定的。这些流动有时被称为过渡流动。

湍流。如果雷诺数是大于3500,流动是紊流。核设施中的大多数流体系统都是在紊流中运行的。

雷诺数的定义

雷诺数惯性力粘滞力是一个方便的参数来预测流动状态是否将层流和紊流。可以这样解释,当粘滞力是占主导地位的(慢流,低Re),它们足以使所有的流体颗粒保持在一条线上,然后流动是层流。即使是很低的Re表示粘性爬行运动,惯性效应可以忽略不计。当惯性力主导超过粘性力(当流体流动更快且Re更大时),流动就是紊流。

雷诺数

它是一个无量纲的数由流体的物理特性组成。雷诺数的增加表明流动湍流度的增加。

它被定义为:
雷诺数

地点:
V是流速,
D是一个特征线性尺寸,(流体运动长度;水力直径等等)。
ρ液密度(kg/m3.),
μ动态粘度(Pa.s),
运动粘度(m2/ s);ν = μ / ρ。

流态

层流和紊流

层流:

  • Re < 2000
  • “低”的速度
  • 流体粒子进入直线
  • 一层一层的水以不同的速度流过几乎没有混合层之间。
  • 在环形管道中层流的速度分布是抛物线形的,最大的流量在管道中心,最小的流量在管道壁面。
  • 平均流速约为最大流速的一半。
  • 简单的数学分析是可能的。
  • 在水系统的实践中很少见

湍流:

  • 再保险> 4000
  • 高的速度
  • 流动的特点是不规则运动液体的颗粒。
  • 平均运动是在流动的方向上
  • 湍流的速度分布在管道的中心截面上是相当平坦的,在接近壁面时迅速下降。
  • 平均流速近似等于管道中心的流速。
  • 数学分析是非常困难的。
  • 最常见的流类型

雷诺数与紊流

流速概况 - 幂律速度概况
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。

幂律速度剖面-湍流速度剖面

幂律速度剖面速度概况湍流管子的中心部分(即湍流中心)是否比内部更平坦层流。接近壁面时,流速迅速下降。这是由于紊流的扩散。

对于紊流管道,有许多经验的速度曲线。最简单和最著名的是幂律速度剖面:

幂律速度剖面方程

n是一个常数它的值取决于雷诺数。这种依赖性是经验的,如图所示。总之,n值随着雷诺数的增加而增加。1 / 7幂律速度剖面近似许多工业流动。

紊流-剖面
紊流-剖面
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

内部流(例如,在管道中的流动)配置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

通常,这种流动制度在工程中具有重要性,因为圆形管可以承受高压,因此用于传送液体。非圆形管道用于输送低压气体,例如冷却和加热系统中的空气。

内部流态一个入口区域是典型的。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

特征维数圆管的管径为普通直径D,特别是反应器含有非圆形通道时,其特征尺寸必须普遍化。

为此目的,雷诺数被定义为:

雷诺数-液压直径

在维h水力直径:

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。液压直径将非圆形管道变换为管道当量直径。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。沟道的湿周长是所有与水流接触的沟道壁的总周长。

例:主管道和燃料束的雷诺数
图1是说明性示例,之后数据不对应于任何反应堆设计。

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.)随着水流过来的核心

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(管道直径约〜700mm),每个环包括一个蒸汽发生器和一个主冷却剂泵。在反应器压力容器(RPV)内,冷却剂首先在反应器芯外部流下来(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。

认为:

  • 一次管道流速恒定,等于17米/秒,
  • 核心流速是恒定的,等于5米/秒,
  • 燃料通道的液压直径,Dh等于1厘米
  • 290°C的水的运动粘度等于0.12×1062/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 0.01 [m] / 0.12×106[m2/ s] =416 600

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,核反应堆理论介绍,第二辑,艾迪生 - 韦斯利,读书,马(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
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  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:

Reynolds号码

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