Пример 2. РЭА работает в условиях естественной конвекции воздуха в неограниченном объеме (объем, где расположена РЭА, на.много больше объема РЭА) и на уровне моря Вычислить комплекс критериев Grx хРг если определяющий раз.мер / = 0,3 м. АО = 50 К (бс = 273 К); составить критериальное уравнение и вычислить к

Решение Вычисляем

Ос + Ос

= 298,

Gr-Pr=

gP/3 ДОср р

9,81-0,00366-0.3 -50.1005-1,21

15,1-10-6.2.59-10-2

= 1,5-10.

Из табл. 13.1 для случая, когда Gr.Pr = l,5 10, определяем, что ре-

* Более полные данные приведены в 13, 24, 37].

жим движения среды турбулентный, при этом с = 0,135, т = п = 0,33. Тогда из (13,6) получаем

Nu = ClSSPrOGrO-

После подстановки исходных параметров в уравнения для критериев получим

aK=0.135?iZ-McppPgAeP?i- v- )***= = 0,135 - 2,59 10-2 0,3- (1005 х X 1,21 0,00366 9,81 X 50 О.Ззх х2,59->.15,1->.10) ** = =5,82 Вт/(м-К)-

При Jынyждeннoй конвекции газа (жидкости) определяющий параметр для ttp скорость движения

V = GmISp = G/S, (13.7)

где Cm и Gp - массовый и объемный расходы теплоносителя; 5 - свободная для прохода теплоносителя площадь поперечного сечения ка нала.

На скорость движения теплоно сителя в РЭА влияют: степень за полнения РЭА элементами статическое давление теплоносителя на вхо де в аппарат плотность теплоносителя, характер внутренней поверхности канала При некруглом попе- речном сечении канала оперируют с понятием гидравлического или эквивалентного диаметра dp (dKb). равного отношению 45/П, где П - периметр сечения [6 19]

Рис. I3.s. Зависимость коэффиииентов kJq

для критериального уравнения (13. ) при ламинарном и турбулентном режимах

ров; Кдоп - коэффициент, учитывающий влияние дополнительных фак-горов, таких, как направление теплового потока, кривизна канала и т п. Значения этих величин получены в результате обобщения большого количества экспериментальных данных и приведены в табл 13.1 и на рис. 13.3.

Окружающей средой для большей части РЭА является воздух. Значения* физических параметров сухого воздуха на уровне моря (101 кПа)!

13. Защита РЭА от тепловых воздействий Таблица I3.I

Значения с, <?, т. п, Кцоп в уравнении (13.6) для часто встречающихся в РЭА случаев теплоотдачи [24,28]

1,18

0,54 0,135

Естественная конвекция 1

l-10-8<GrPr< <5.102 5.102<GrPr<2.10 1.10i3>GrPr> >2.10

Для вертикальных плит, цилиндров l=h (высота), для Горизонтальных цилиндров l = d (диаметр), для горизонтальных плит ;=Z,j (меньшая сторона); е=0ор= -0,5(ве,-Ь бс)

Вынужденное движение среды в каналах произвольного сечения

0,15

0,33

0,43

ЙOП -ДОГ

/ РГ\0,25

1РГстУ

К1оп- ПО рис. 13.3 [21]

GrPr> -10

Re<2200

S - площадь поперечного сечения, П -периметр поперечного сечения канала

0,0225 0.8

0,023

0,4 0,4

1-6.1№/

/(Rei.)

рис. 13.3 [21]

4.10s<Re<]0 , 0,6<Рг<140;

10<<Re<2.10 , 0,6<Pr<I00:

/--=0, 6 = 00

Вынужденное обтекание плоской поверхности

Re<4.10; 0,Б<Рг<100; RO4.100

6 = 0

О ,8

Вынужденное обтекание тел различной формы (пластина, цилиндр, шар)

10<Re<M0 Ргя50,7 (воздух)

6=00

l=L (длина вертикальной стенки по потоку),

1 = 1,57 d(d-диаметр цилиндра шара),

/=а+6 (о, Ь-стороны сечения бруска)

I3.I. Обшие положения

Если имеется сложный теплообмен (например, твердая стенка, омываемая с двух сторон газом или жидкостью, или две твердые стенки, между которыми находится газ или жидкость), то используется понятие-удельной тепловой проводимости, которую для приведенных случаев называют коэффициентом теплопередачи и определяют для твердой разделяющей стеики

А=(1/аш + 6стЛст+ Wa 2)-S (13.8)

для воздушной прослойки

=ККл[6.25-5,25 (1-1-6/0-1. <=]Х

Xm-e/f>] -, (13.9)

где коэффициент Кд, равен 1,0 (для вертикальной ориентации прослойки) и 1,3 (для горизонтальной ориентации прослойки); коэффициент зависит от температуры е = 0,5 (Gi +62) и при е = = 273 ... 333 К находится в пределах 0,63 ... 0,56 [14, 15]. Это уравнение может быть использовано при 2,5 . 10? < Gr Рг < 1 . 1№ и 0,2 < < 6 < 0,8.

Изменение давления окружающей газообразной среды в пределах 1,3 X X 10 ... 10 Па при естественной конвекции в неограниченном объеме и соблюдении условия Gr Рг == = 500 ... 2 10 учитывается с помощью выражения:

Iip=aкo(P/Po)*

kjjko{p/Po) -\ (13.10)

где акр, kp - коэффициенты теплоотдачи и теплопередачи в прослойке при давлении р; авд, - при нормальных условиях {вс = 293 К. р = 1,01 10 Па, Вл 50%, р = = 1,21 кг/м) [3, 37].

Тепловое излучение. Формула (13Л) после подстановки выражения для коэффициента теплообмена л принимает вид:

Ф = 8 рф1 J ( 1, 62) SAB (13.11)

где Ецр - приведенная степень черноты (н оценочных расчетах пластин можно принять: для алюминия с гладкой поверхностью Ецр = 0,03. для сильно окисленного алюминия 0,14, для дюралюминия Д16 0,25, для силуминового литья 0,14, для лаков и масляных красок разных

Рис. 13.4. Значения коэффициента о6лучеа

ности <p j!

/-полосы (I.2/ii> ) г - прямоугольники a8/L,=2). 3 -квадраты (I.!=ii), 4 -

круги

цветов 0,78 ... 0,94); - коэф-

фициент облученности, показывающий, какая часть энергии, излучаемой телом /, попадает на тело 2 (рис. 13,4), / {Bi, 62) - функция, устанавливающая связь между температурами тела 1 к 2 при излучении} эта функция может быть определена по приближенной формуле / (Bi, 62) = 0,227[0,005(ei. + e2)]* Вт/(м2- К). (Более точные зависимости и справочные данные приведены в [3, 14, 15, 37]).

Пример 3. Два тела в виде прямоугольных пластин из дюралюминия Д16 S = 0.02 м2, и = 0,1 м, 6 = = 0,05 м, де = 60 К (Bi = 350 К. е = 290 К) находятся в режиме лучистого теплообмена. Определить тепловой поток Ф, передаваемой от пластины / к пластине 2.

Решение, = 0,25, ф1,а = 0,5

(из рис 13.4). Вычислим

/(Bi, Bj) 0,227 [0,005 - (350 + + 290)1= = 7,44;

Ф = 0,25 0,5 7,44 - 0,02 . 60 = = 1.11 Вт.

В общем случае при сложном теплообмене расчет начинают с построения эквивалентной тепловой схемы, отражающей различные спо-