12, б) може бути отримана залежність для визначення температури оболонки каналу Q i = T i + q i / ? i , де q i - поверхнева щільність теплового потоку.
Одночасно з визначенням по довжині каналу? i , T i і Q i обчислюється падіння тиску, викликане гідравлічним опором труби. Для ділянки каналу, укладеного між перетинами i і i + 1, падіння тиску
, (2.15)
де f тр i - коефіцієнт тертя; В = L т /( d вн N ), тут d вн - внутрішній діаметр каналу;- Среднемассовая швидкість потоку, тут M ?- Масова витрата; F до - площа прохідного перетину каналу.
Тоді тиск речовини потоку в перетині
. (2.16)
Ентальпія потоку гелію в подальшому перерізі визначається з теплового балансу елементарної ділянки:
Рис. 2.12. Математичне моделювання радіаційного теплообмінного апарату: а - фізична модель; б - розрахункова схема; 1 - прямий потік; 2 - оболонка каналу; 3 - тепловий потік
. (2.17)
среднемассовая температура потоку T i +1 розраховується за значеннями тиску p i + 1 і ентальпії h i + 1 за допомогою процедури TH (P, H, T).
На рис. 2.13 зображена блок-схема алгоритму розрахунку параметрів радіаційного теплообмінного апарату.
Рис. 2.13. Блок-схема алгоритму розрахунку параметрів радіаційного теплообмінного апарату
У блоці 1 здійснюється введення вихідних даних, у блоці 2 містяться початкові умови. У блоці 3 викликаються необхідні параметри термодинамічної поля робочого речовини, які використовуються в блоках 4 і 5 для визначення шуканих величин. У блоці 6 забезпечується повний цикл розрахунків, після завершення яких інформація передається в блок 7 для друку, виведення і передачі відповідним підпрограм.
Алгоритм розрахунку радіаційного теплообмінного апарату для охолодження оболонки каналу гелієм при сверхкритическом тиску реалізований в підпрограмі HEX [21].
На рис.2.14 показані статичні характеристики радіаційного теплообмінного апарату, який являє собою канал надпровідної обмотки збудження (СПОВ) ротора з рівномірно розподіленим зовнішнім теплопритоків.
Обчислювальний експеримент проводився при поверхневої густини теплових потоків q ст=8,55 Вт/м і q ст=34,2 Вт/м і M ? =0,1 кг/с. В обох випадках була отримана практично лінійна залежність зміни T i і? i по довжині каналу (див. рис.2.14, а): температури стінки і потоку монотонно зростають. Зі збільшенням q ст зростає і? T i . Для досліджених режимів теплообміну ця різниця мала: при q ст=8,55 Вт/м 2 і M ? =0,1 кг/с вона становить близько 0,006 K, а при q ст=34,2 Вт/м 2 і тій же витраті - близько 0,05 К. Разом з тим перепад температур по довжині каналу дорівнює 0,17 і 0,65 К відповідно.
Необхідно відзначити, що для всіх досліджених режі- мов характерні досить високі значення? i - в межах 1,07 ... 1,49 кВт/(м 2 · К). Однак при M ? =Const ступінь зміни? i щодо l i / L т незначна, так як среднемассовая швидкість гелію по довжині каналу, зважаючи неістотності зміни температури потоку, залишається майже постійною і мало впливає на локальний коефіцієнт тепловіддачі.
Гідравлічні втрати тиску монотонно зростають по довжині каналу і мають лінійну залежність. Збільшення? p i може бути пояснено тим, що з підвищенням T < i align="justify"> i стає більше локальна швидкість потоку гелію через зменшення його щільності.
Рис. 2.14. Статичні характеристики радіаційного теплообмінного апарату: а - зміна температури потоку і стінки; б - зміна коефіцієнта тепловіддачі? i по довжині охолоджуваних каналів ротора при витраті гелію M ? =0,1 кг/с для різних значень щільності теплових потоків; 1 - 8,55 Вт/м 2; ...
