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时间:2020-05-15
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1、第十三章蒸发受热面的工质流动和传热本章主要内容:两相流动和传热及其各项参数;自然循环原理和计算;自然循环的安全性;强制流动蒸发受热面的水动力特性。第一节两相流动和传热一、两相流动和传热的基本概念影响两相流动的主要因素:1、工质的流向(向上、向下、水平)2、流速3、管径4、压力(汽水密度差)5、粘度6、含汽率7、热负荷二、两相传热恶化1、某一负荷下,放热系数α沿流程的变化以图13-2的负荷1为例:(1)A-B段(单相过冷水,α有所增加);(2)B-C段(过冷沸腾,α明显增加);(3)C-D段(饱和核态沸腾,α增加不多);(4)D-E段(饱和核态沸腾强制水膜对流,α进一步增加);(5
2、)E-F段(液雾流、含水不足,α迅速降低、出现第二类传热恶化);(6)F点以后(蒸汽的单相换热,α有所增加)。2、负荷变化对α的影响随着负荷增加:(图13-2中负荷线由1逐步变到7)(1)过冷沸腾点提前(对应于B点);(2)饱和核态沸腾时的放热系数增加(对应C-D段);(3)转为强制水膜对流传热的x增加(对应D-E段);(4)传热恶化出现点提前:(对应于E点)1)含水不足提前;(第二类传热恶化。特征参数:临界含汽率)2)膜态沸腾提前。(负荷3~7)(第一类传热恶化。特征参数:临界热负荷)三、超临界压力下的传热1、超临界压力下的参数变化特点(1)最大比热容点(2)拟临界温度(准临界温
3、度)(3)大比热容区2、大比热容区的对流放热系数W/(m2·℃)(式13-1)四、传热恶化的防止措施1、保证一定的质量流速;2、使流体在管内产生旋转流动或破坏汽膜边界层;内螺纹管、扰流子。3、降低受热面的热负荷。第二节两相流的基本参数和流动压降一、两相流的基本参数基本参数包括:1、流量参数:流过截面的汽水混合物流动参数;2、真实流动特性参数:截面上的汽、水真实流动参数。(一)流量参数1、质量流速(单位面积的质量流量)kg/(m2s)(式13-3)2、循环流速(以饱和水密度计算的上升管进口工质流速)m/s(式13-4)3、折算流速(1)蒸汽折算流速m/s(式13-5)(2)水的折算流
4、速m/s(式13-7)质量流速kg/(m2s)4、混合物流速(式13-9)m/s5、质量含汽率(干度)(式13-12)6、容积含汽率(式13-15)(V”、V’:汽、水容积流量)β与x之间的关系:(式13-16)7、流量密度(式13-17)(二)真实流动特性参数某流动截面上的“当地”参数。1、真实流速水的真实流速蒸汽的真实流速汽水滑动比2、截面含汽率(空隙率)(式13-21)与β之间的关系:(式13-22)令得(C与工质流动方向、压力、流速、含汽率有关)用汽水滑动比表示:(二)真实流动特性参数3、真实密度某一流通截面上汽水混合物的密度。(式13-24)二、两相流动的压降(式13-2
5、5)摩擦阻力局部阻力重位压差加速压降第三节自然循环原理及计算一、自然水循环原理(一)自然循环回路(二)循环压头1、运动压头Sdr及其与流动阻力的平衡式运动压头Sdr:下降管与上升管的工质柱重差。(式13-34)在循环回路工作点:(式13-35)影响运动压头的因素:(1)水循环高度h;(2)下降管与上升管的工质密度差1)压力大小;2)上升管平均含汽率2、有效压头Sef及其与流动阻力的平衡式有效压头Sef:运动压头-上升管和汽水分离装置流动阻力。在循环回路工作点:(式13-36)3、在循环回路工作点,下降管、上升管压差平衡式(式13-37)式13-35、36、37分别是:运动压头法、有
6、效压头法、压差法。(三)循环流速和循环倍率水循环安全性的两个重要指标。1、循环流速(式13-4)2、循环倍率K进入上升管的循环水流量G与上升管出口蒸汽流量D之比。1)界限含汽率xth:自然循环开始失去自补偿能力时的x。2)界限循环倍率:Kth=1/xth。(表13-2)xxth:x增加w减小。(强制流动特性,无自补偿能力)w0w0,max0xthx图13-9x与w0的关系二、水循环计算水循环计算的任务(1)计算整个循环回路的工作点;循环流量G或循环流速w0(2)校验水循环的安全性。水循环计算的已知条件(1)结构尺寸;(管径、高
7、度等)(2)热负荷、压力等。(热力计算的结果)(一)简单回路的水循环计算简单循环回路复杂循环回路1、基本方程(1)压差法(式13-40)式中:(2)有效压头法(式13-43)2、加热水段高度的计算h2hhw1≈v’v
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