Нивелирной составляющей

потерями напора при подъеме рабочей среды (нивелирная составляющая потери напора).

Нивелирная составляющая потери напора при движении среды в вертикальной трубе

потерями напора при подъеме рабочей среды (нивелирная составляющая потери напора).

Нивелирная составляющая потери напора при движении среды

где коэффициент С выбирается по кривым, приведенным на рис. 2.26. Трубы с небольшим наклоном, у которых нивелирная составляющая перепада давления не превышает 10%, рассчитываются как горизонтальные; но полученное при этом значение (р'да)гр увеличивается в 1,2 раза. При больших наклонах в расчетах используются зависимости для вертикальных труб.

Приведенные количественные оценки по влиянию недогрева среды на входе на границу устойчивости потока справедливы только для горизонтальных труб. Нивелирная составляющая перепада давления в вертикальных трубах сдвигает количественные интервалы области неоднозначного влияния недогрева на входе.

В действительности истинное паросодержание фверт в вертикальном канале при заданных [3=0.993 и w'0=W м/сек будет меньше, чем в горизонтальной трубе, и, согласно уравнению (12), составит величину фверт=0.8. Тогда истинное значение полного удельного перепада давления при движении двухфазного пароводяного потока указанных выше параметров в вертикальном канале определяется точным соотношением (13), в котором нивелирная составляющая полного напора вычисляется по формуле (14):

I — удельный нивелирный напор по уравнению (2); 2 — теоретический удельный перепад давления в барботажной колонке или нивелирная составляющая напора по уравнению (14);

THTR-300. Компоновка оборудования первого контура принята интегральной, но в отличие от ПГ реактора АЭС «Форт-Сент-Врейн» ПГ рассматриваемого реактора (рис. 3.40) расположены не под активной зоной, а вокруг нее. Высота каждой из шести полостей ПГ составляет 15,3 м, из которых 11,8 м отводятся на размещение поверхностей нагрева. Над активной частью ПГ внутри кожуха образуется полость высотой около 6 м, предназначенная для компоновки подводящих и отводящих трубопроводов. Ограниченные размеры полости обусловили конструкцию поверхностей нагрева с навивкой теплообменных труб концентрическими слоями вокруг центральной трубы, которая является развитием конструкции, примененной в ПГ реактора АЭС «Форт-Сент-Врейн» (см. рис. 3.39). Гелий, движущийся сверху вниз, обтекает трубный пучок промежуточного пароперегревателя и два пучка высокого давления. Питательная вода по 40 вертикальным рпускным патрубкам подводится в 80 теплообменных труб пучка высокого давления. После выхода из пароперегревателя трубы вновь попарно объединяются, и свежий пар отводится по 40 трубам, которые проходят вверх внутри центральной трубы к участку компенсации. На этом участке пароотводящие трубы скомпонованы в спиральный пучок, обеспечивающий самокомпенсацию относительных температурных удлинений. Питательная вода поступает в первый экономайзерный пучок (температура на выходе 345°С). Второй такой же пучок высокого давления соединен с первым при помощи вертикальных патрубков, число которых равно числу параллельных труб в пучках. Он включает в себя относительно короткие экономайзерный и пароперегревательный участки. Нисходящее движение двухфазной среды в данном случае не ухудшает гидродинамику потока, так как длина труб во много раз превышает высоту пучка, и нивелирная составляющая, даже в экономайзерном участке, не превосходит 8% потерь на трение.

Если движение рабочей среды происходит в условиях теплообмена, то появляется дополнительная составляющая потери давления АуВуск на ускорение потока вследствие изменения его плотности, а следовательно, и скорости. При неизотермическом движении среды должна также учитываться нивелирная составляющая Д/7Н, возникающая в результате действия подъемной силы нагретого потока жидкости.

Нивелирная составляющая сопротивления рассчитывается как алгебраическая сумма весов столбцов среды на отдельных участках

устойчивой работе контура. При наличии нивелирной составляющей перепада давления и недогретой жидкости на входе в канал различают: 1) пульсации 1-го рода (первичные), которые возникают при хвых ж 0; 2) пульсации 2-го рода (вторичные), для которых характерно большое паросодержание на выходе (*вых > 0,3); 3) апериодическую неустойчивость.

При расчете гидравлического сопротивления контура теплоносителя также необходим учет нивелирной составляющей сопротивления, несмотря на однофазный характер течения (особенно для случая жидких металлов). Гидравлический расчет прямоточного ПГ или ПГ с многократно-принудительной циркуляцией не отличается какими-либо особенностями. Расчет общего падения давления в контуре производится по формуле (1.1). Данные для вычисления отдельных составляющих этой формулы приведены в гл. 1 и 2 и в справочниках по гидравлическим сопротивлениям.

Не решая системы уравнений (За) с граничными условиями (4), а совершая над ними некоторые формальные операции, можно получить определение нивелирной составляющей полного перепада давления в вертикальном канале, соответствующее уравнениям (1) и (2).*

гию, диссипируемую вследствие трения во всем поперечном сечении двухфазного потока в вертикальном канале. Согласно формуле (9), определение нивелирной составляющей по формуле (2)

Для достижения цели настоящей работы, сформулированной выше, необходимо получить точное решение для полного перепада давления в вертикальном канале, выделить из него точное значение потерь напора на трение в горизонтальном канале (т. е. при g=0), после этого определить условия сопоставимости данных по этим потерям для течения двухфазного потока в вертикальных и горизонтальных трубах и найти величину нивелирной составляющей полного перепада давления в вертикальном канале, приводящей к сопоставлению такого рода. Для этого решим систему дифференциальных уравнений (За) с граничными условиями (4). С учетом зависимости между ф и толщиной пленки § (5) получим следующие выражения для профилей распределения скоростей газа и жидкости:

Так как <р* ^ ф и у' ^ у", то расчет нивелирной составляющей полного перепада давления при подъемном движении двухфазного потока в вертикальной трубе по уравнению (14) даст зани-

сительная разница в величинах нивелирной составляющей полного напора, рассчитанных по формуле (14) и общепринятой зависимости (2), может достигать 30% (р"/р' сх. 0). Чем ближе к однофазному потоку (ф -»• 0 и ф -> 1) и критическому состоянию системы (р"/р' -*• 1), тем эта разница меньше и в пределе стремится к единице, т. е.

С ростом давления, т. е. с увеличением р"/р', фш{п непрерывно уменьшается, перемещаясь из области высоких (ф да 100%) в область средних газосодержаний (f «*45%). При этом максимальная разница между различными определениями нивелирной составляющей полного перепада давления в вертикальном канале также уменьшается от 33.3 до 0%.

Экспериментальная проверка выводов, полученных в результате теоретического анализа упрощенной схемы движения двухфазного потока, была произведена при барботаже газа (воздуха) через в среднем неподвижную (w'0=0) воду в круглой трубе. Несмотря на кажущуюся ограниченность, постановка такого эксперимента представляется весьма важной, так как она позволяет непосредственно проверить справедливость определения нивелирной составляющей напора по формуле (14). Действительно, при w'0=0 из второго уравнения системы (11 а) [или непосредственно из уравнения (13)] следует, что при барботаже полный удельный перепад давления будет в точности равен указанному

Таким образом, проведенный эксперимент подтвердил теоретические выводы для частного случая движения двухфазного потока — барботажа. Так как полный удельный перепад давления при барботаже совпадает с величиной нивелирной составляющей (14) полного перепада давления при подъемном движении двухфазного потока более общего случая (w"0 > 0 и w'0 > 0), то обнаруженная корреляция косвенно подтверждает правомерность выводов, сделанных в настоящей работе теоретически в отношении сопоставления и расчета потерь напора на трение при движении двухфазной смеси в вертикальном и горизонтальном каналах.

Перепад давления в обогреваемых парогенерирующих трубах, имеющих экономайзерный и испарительный участки, меняется не пропорционально квадрату расхода (как для однофазной среды), а в соответствии с уравнением гидравлической характеристики, которое для горизонтальной навивки труб (т. е. без учета нивелирной составляющей) имеет следующий вид [8-10]: