Математическое моделирование процесса возникновения естественной циркуляции теплоносителя в циркуляционном контуре

• Автор: Макаров, Сергей Сергеевич
• Шифр специальности: 01.02.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Ижевск
• Количество страниц: 118 с. : ил.

ПЕРЕЧЕНЬ СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ
1. ПРОЦЕСС ВОЗНИКНОВЕНИЯ ЕСТЕСТВЕННОЙ ЦИРКУЛЯЦИИ
ТЕПЛОНОСИТЕЛЯ В ЦИРКУЛЯЦИОННОМ КОНТУРЕ
1Л. Естественная циркуляция в технических системах
1.1Л. Возникновение естественной циркуляции в циркуляционном
контуре
1Л .2. Физические процессы при естественной циркуляции
1.2. Математические модели естественной циркуляции
1.2.1. Циркуляция однофазного теплоносителя
1.2.2. Циркуляция двухфазного теплоносителя
1.3. Математическое описание движения жидкости
1.3.1. Уравнения движения жидкости
1.3.2. Метод простейших гидродинамических элементов
Формулировка цели и задач работы
2. ВОЗНИКНОВЕНИЕ ЕСТЕСТВЕННОЙ ЦИРКУЛЯЦИИ В ПРОСТОМ ОДНОТРУБНОМ ЦИРКУЛЯЦИОННОМ КОНТУРЕ
2.1. Физическая и расчетная схемы простого однотрубного циркуляционного контура
2.2. Теплопередача через поверхность теплообмена
2.2.1. Расчетная схема поверхности теплообмена
2.2.2. Уравнения теплопередачи
2.3. Трубопроводный участок циркуляционного контура
2.3.1. Расчетная схема трубопроводного участка контура
2.3.2. Уравнения трубопроводного участка контура
2.4. Гидродинамические и тепловые характеристики подъемной трубы
2.4.1. Гидродинамические характеристики подъемной трубы
2.4.2. Тепловые характеристики подъемной трубы
Выводы по главе

3. ВОЗНИКНОВЕНИЕ ЕСТЕСТВЕННОЙ ЦИРКУЛЯЦИИ В ПРОСТОМ МНОГОТРУБНОМ ЦИРКУЛЯЦИОННОМ КОНТУРЕ
3.1. Физическая и расчетная схемы простого многотрубного циркуляционного контура
3.2. Барабан со свободной поверхностью
3.2.1. Схема барабана со свободной поверхностью
3.2.2. Уравнения гидродинамики и теплообмена для барабана
3.3. Коллектор
3.3.1. Схема коллектора
3.3.2. Уравнения гидродинамики и теплообмена для коллектора
3.4. Гидродинамические и тепловые характеристики барабана
и коллектора
3.4.1. Гидродинамические и тепловые характеристики барабана
3.4.2. Гидродинамические и тепловые характеристики коллектора.. 71 Выводы по главе
4. ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ГИДРОДИНАМИЧЕСКИХ И ТЕПЛОВЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ПАНЕЛИ ЦИРКУЛЯЦИОННОГО КОНТУРА
4.1. Характеристики объекта вычислительного эксперимента
4.2. Оценка вычислительной точности модели
4.2.1. Критерии качества элементов панели
4.2.2. Критерии качества панели циркуляционного контура
4.3. Прогнозирование гидродинамических и тепловых характеристик панели
4.3.1. Ранжирование факторов математической модели
4.3.2. Демонстрация возможностей математической модели
Выводы по главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
БИБЛИОГРАФИЯ
ПРИЛОЖЕНИЯ.

ПЕРЕЧЕНЬ СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ
Условные обозначения
С - коэффициент гидравлической емкости, м-с2;
0 - внешний диаметр, м;
Є - массовый расход, кг/с;
1 - энтальпия жидкости, Дж/(кг-К);
Ь - коэффициент гидравлической массы, 1/м;
(9 - полный тепловой поток, Вт;
К - коэффициент квадратичного гидравлического сопротивления, 1/(кг-м); 5 — площадь поперечного сечения, м2;
Т- температура, К;
V - объем, м3; а - скорость звука, м/с;
Ср - удельная теплоемкость при постоянном давлении, Дж/(кг-К);
сі - внутренний диаметр, м;
/ - площадь поверхности, м2; g - ускорение силы тяжести, м/с ; к - высота элемента, м;
I - линейный размер, м; т - масса, кг; р — давление, Па;
с/ - удельный тепловой поток, Вт/м;
г - радиус, м;
ї - время, с;
ц> - скорость, м/с2;
г - линейная координата, м.

При наличии на выделенном участке нескольких местных сопротивлений,
наряду с путевыми потерями, активное сопротивление можно определить так:
/ , „ л

у 1 + 'У—
у г б:
(2.17)
здесь: г, 7 - соответственно количества местных сопротивлений и гидравлических участков.
Коэффициент гидравлического сопротивления участка трубы определяется в общем случае [83] как
(2.18)
Выражение для активного сопротивления при ламинарном режиме течения

при д = — примет вид: Яе

ж/4(7,
(2.19)
В гидравлических расчетах теплообменных аппаратов для турбулентного течения однофазной жидкости гидравлический коэффициент трения определяют по формуле Никурадзе [41]:

2 У 3
2 *
(2.20)
Удовлетворительные результаты можно получить как при ламинарном, так и при турбулентном режиме течения, используя формулу Филоненко - Альтшуля [84]:

(2.21)
(L81gR.e-l.64)2 '
Для гладких прямых участков при ламинарном неизотермическом течении, для круглого поперечного сечения канала, д можно определить по формуле [85]:

Яе.
( Рг 1 0.33 г Сг,Рг, 1 0 15"
1 + 0.22 У У
Рг Яе
у / _ ^ У У _
(2.22)