Конвективном теплообмене

Изложены основы теории стационарной и нестационарной теплопроводности с внутренними источниками тепла, рассмотрены различные виды теплообмена в трубах, кольцевых каналах, продольная неравномерность распределения тепловыделения, продольное обтекание пучка стержней, вопросы интенсификации конвективного теплообмена в ядерном реакторе. Описаны методы расчета послеаварийного расхолаживания активной зоны водоох-лаждаемых реакторов, приведены примеры теплового расчета ядерных энергетических установок.

Характер тепловых процессов в ИН в значительной мере определяется видом охлаждения активной зоны. В системах охлаждения ИН обычно реализуются процессы конвективного теплообмена или испарения хладагента.

ИН и выходу его из строя. Такие исследования носят сложный физический характер. Возможно одновременное использование процессов конвективного теплообмена и парообразования (пленочного или локального кипения), однако практическая реализация подобных сбалансированных процессов весьма сложна.

Пусть проводник имеет прямоугольное поперечное сечение с границами х= + а/2, у— ±Ь/2 и его длина вдоль оси z много больше а и Ь. Поверхность проводника охлаждается за счет конвективного теплообмена с хладагентом. Тогда распределение Т по сечению проводника определяется уравнением

Теплообмен в электрических машинах происходит путем теплопроводности, конвективного теплообмена и излучения.

ется по формулам, полученным при опытных исследованиях конвективного теплообмена на моделях и натурных машинах. В табл. 7.3 приводятся некоторые формулы, которые используют в тепловых расчетах электрических машин.

жидкости в пристенном участке; eL — поправочный коэффициент, зависящий от соотношения диаметра и длины трубы и определяемый по таблице. Аналогичные экспериментально найденные формулы существуют и для других вариантов конвективного теплообмена; они могут быть взяты из справочных материалов.

Системы воздушного конвективного теплообмена (естественного или принудительного) используются в 90...95% наземных Применение этих систем для бортовых РЭС ограничено из-за больших габаритов системы воздушного охлаждения и низкой плотности воздуха на высоте более 12 км.

Охлаждение воды в водохранилище происходит за счет конвективного теплообмена с воздухом (конечно, при температуре воздуха ниже температуры воды) и за счет испарения части воды с поверхности водохранилища. В зависимости от погодных условий эти процессы могут протекать параллельно, но могут быть и такие услэвия, когда охлаждение воды будет происходить либо только за счет испарения (жаркие

гДе 2В — количество теплоты, переданное от поды воздуху (или от воздуха воде) в процессе конвективного теплообмена, ГДж/сут; <2И — количество теплоты, отведенное за счет частичного испарения воды с поверхности водохранилища, ГДж/сут; Q — количество теплоты, воспринимаемое водой за счет солнечной радиации ГДж/сут; QK - количество теплоты, воспринятое охлаждающей водой в конденсаторах турбин, ГДж/сут; Q — разность между количеством теплоты, которое отводится из водохранилища со сбросными водами, и количеством теплоты, которое приносит в водоем сток реки, Г,1,ж/сут.

Из (13.11) следует, что в этих условиях будет испаряться примерно такое же количество воды, какое количество пира конденсируется в конденсаторах турбин электростанции. Тогда при кратности охлаждения конденсаторов т = 50 будет испаряться примерно 2% количества охлаждающей воды, поступающей на электростанцию. При охлаждении воды не только за счет испарения, но и за счет конвективного теплообмена с воздухом количество испаряющейся вэды будет соответственно снижаться.

При конвективном теплообмене от единичной площади поверхности проводника отводится тепловая мощность (удельный тепловой поток)

При конвективном теплообмене требуемый перепад давления на охлаждающих магистралях также зависит от потерь в проводнике. Известно, что потери давления в трубе за счет трения

Перенос теплоты конвекцией связан с движением жидкой или газообразной среды, соприкасающейся с твердым телом (элементом конструкции). Тепловая энергия передается при конвекции как между твердым телом и средой, так и в самой среде. Конвекция называется естественной, если она осуществляется при свободном движении среды за счет разности плотностей холодной и горячей ее областей, и принудительной, если движение среды происходит за счет внешних сил (вентилятора, насоса).В невесомости естественная конвекция отсутствует. Конвекционный теплообмен может быть усилен поглощением теплоты при испарении (парообразовании). Передача теплоты с помощью конвекции подчиняется закону Ньютона — Рихмана: PKB = aSAT, где Ркв — мощность теплового потока, Вт, переносимого при конвективном теплообмене газом или жидкостью в окружающую среду или из окружающей среды; а — коэффициент теплоотдачи конвекцией от компонента к окружающей среде, Вт/(м2-К); S—площадь поверхности теплоотдачи, м2; А Г—перегрев поверхности относительно окружающей среды или среды относительно поверхности, К.

Рассмотренные выше критериальные уравнения не исчерпывают всего многообразия имеющихся уравнений. Их следует рассматривать как некоторые наиболее часто встречающиеся в практике расчета электрических аппаратов частные случаи, дающие понятие о конвективном теплообмене.

станционирующих устройств. При любой компоновке твэлов поперечное проходное сечение ТВС можно разделить на параллельные элементарные ячейки (подканалы), ограниченные поверхностями твэлов и воображаемыми плоскостями, проходящими через центры твэлов. Ячейки сообщаются и взаимодействуют между собой по всей высоте и ширине меж-твэльных зазоров. Любую элементарную ячейку ТВС в общем случае можно представить как сечение трубы некруглого поперечного сечения. Вследствие различия геометрии ячеек и тепловыделения в них на единицу объема охлаждающего теплоносителя, особенно при неравномерном тепловыделении по радусу канала, ячейки в ТВС могут иметь как тепловую, так и гидродинамическую неравноценность. При наличии теплогид-равлической неравноценности в ячейках ТВС могут одновременно существовать различные режимы течения теплоносителя. При значительной тепло-гидравлической неравноценности различных ячеек стержневой сборки скорость потока и теплосодержание в ячейках существенно различаются между собой при одинаковых условиях на входе в канал. Это создает, в отличие от цилиндрических труб, неодинаковые условия теплосъема по периметру гвэла. Отмеченная особенность ТВС, как показали эксперименты, существенно влияет на условия возникновения кризиса теплообмена, а также и на способы интенсификации теплообмена при кипении. Форма течения, показанная на В.1, остается и для ячеек между стержнями ТВС предельной и наиболее рациональной при интенсификации теплообмена, к которой необходимо приближаться в практических работах. Но при этом необходимо считаться со значительными технологическими трудностями в изготовлении завихрителей, создающих такую форму течения, а также и со вторичными явлениями, резко ухудшающими теплообмен в ТВС (см. гл. 8). Вращение теплоносителя полезно и при конвективном теплообмене, как это описано в гл. 6.

где акип, аконв — соответственно коэффициент теплоотдачи при кипении и конвективном теплообмене (расчетные формулы для определения акип рассмотрены в книге 2, § 3.11).

64. Токаренко В.Ф. Система уравнений для нестационарного теплового потока при конвективном теплообмене в каналах с турбулентным движением несжимаемой жидкости // Теплофизика высоких температур. 1979. Т. 17. № 2. С. 31—37.

где Ч — коэффициент скорости рабочей решетки, значение которого при чисто конвективном теплообмене можно принять таким же, как и для неох-лаждаемой решетки; Я02 = Я0р — располагаемый теплоперепад на рабочую решетку; W] — скорость

где акип, иконв — соответственно коэффициент теплоотдачи при кипении и конвективном теплообмене (расчетные формулы для определения оекип рассмотрены в книге 2, § 3.11).

64. То каре ii ко В.Ф. Система уравнений для нестационарного теплового потока при конвективном теплообмене в каналах с турбулентным движением несжимаемой жидкости // Теплофизика высоких температур. 1979. Т. 17. № 2. С. 31—37.

где V — коэффициент скорости рабочей решетки, значение которого при чисто конвективном теплообмене можно принять таким же, как и для неохлаждаемой решетки; Н02 = Я0р — располагаемый теплоперепад на рабочую решетку; w, — скорость газа на входе в рабочую решетку в относительном движении;