Физика \ Теплопередача

Расчет установившейся температуры транзистора мощностью 250 мВт. Расчет равновесной температуры изолированной черной прямоугольной поверхности, страница 6

Физические свойства воды при t_ж2 = 200°С : r_ж2 =863 кг/м³, l_ж2 = 0,663 Вт/(м×°С), n_ж2 = 0,158×10^-6 м²/с, Pr_ж2 = 0,93, [2, стр. 260]

где r_ж2 – плотность воды при t_ж2, кг/м³ ;

n_ж2 – кинематическая вязкость при t_ж2, м²/с ;

l_ж2 – теплопроводность при t_ж2, Вт/(м×°С) ;

Pr_ж2 –число Прандтля при t_ж2.

Так как тепло подводится только с внутренней поверхности кольцевого канала, то число Нуссельта определяем по формуле для случая одностороннего обогрева :

, (3) [2, стр. 122]

где Nu_2тр – число Нуссельта для случая течения жидкости в круглой трубе, подсчитанное по d_э.

, [3, стр.84]

где в первом приближении ;

, [2, стр. 122] ;

, [2, стр. 122]

, то x = 1, [2, стр. 115]

Таким образом, из (3) :

И коэффициент теплоотдачи от поверхности оболочки к воде во внешнем кольцевом канале из (2) :

Вт/(м²×°С)

Определим теперь эффективные коэффициенты теплоотдачи, учитывающие термические сопротивления оболочек :

a_эф1 = 8880 Вт/(м×°С)

где a_эф1 – эффективный коэффициент теплоотдачи от поверхности оболочки к воде во внутреннем канале, Вт/(м²×°С) ;

l_об – теплопроводность оболочки из нержавеющей стали, Вт/(м×°С).

a_эф2 =9680 Вт/(м²×°С)

где a_эф2 – эффективный коэффициент теплоотдачи от поверхности оболочки к воде во внешнем кольцевом канале, Вт/(м²×°С).

Для расчета распределения температуры необходимо найти радиус нейтрального сечения :

где r₀ – радиус нейтрального сечения, м ;

q_v – объемная плотность тепловыделения в уране, Вт/м³ ;

l - теплопроводность урана, Вт/(м²×°С).

Плотность теплового потока на внутренней поверхности урана :

Вт/м² , [2, стр. 34]

где q₁ – плотность теплового потока на внутренней поверхности урана, Вт/м².

Плотность теплового потока на внутренней поверхности оболочки :

Вт/м² , [2, стр. 34]

где q_с1 – плотность теплового потока на внутренней поверхности оболочки, Вт/м².

Температура на внутренней поверхности оболочки из закона Ньютона-Рихмана:

, [1, стр. 23]

где t_c1 – температура на внутренней поверхности оболочки, °С.

Аналогичным образом определяем плотности теплового потока и температуру на внешней поверхности твэла :

Вт/м² , [2, стр. 34]

, [1, стр. 23]

По найденным значениям t_с1 и t_с2 можно уточнить поправки на изменение физических свойств по сечению потока в формулах для расчетов коэффициентов теплоотдачи.

При t_с1 = 251°С, Pr_с1 = 0,86, при t_с2 = 254°С, Pr_с2 = 0,865 , [2,стр. 260]