Inside-pipe heat transfer coefficient

دسته بندی: انرژی
ویرایش:  
نویسندگان: Sittmann I.  
سری:  
 
ناشر:  
سال نشر:  
تعداد صفحات: 141 
زبان: English 
فرمت فایل : PDF (درصورت درخواست کاربر به PDF، EPUB یا AZW3 تبدیل می شود) 
حجم فایل: 7 مگابایت 

قیمت کتاب (تومان) : 31,000

توصیف ضریب انتقال حرارت داخل لوله مدل مقیاس ارتفاع یک سوم یک حلقه گردش طبیعی مناسب برای یک سیستم خنک کننده حفره راکتور از راکتور مدولار تخت سنگریزه ای
پایان نامه ارائه شده در تحقق بخشی از الزامات درجه کارشناسی ارشد مهندسی در دانشگاه استلنبوش، 2011، 141 ص. امکان سنجی یک ترموسیفون حلقه بسته برای خنک کننده حفره راکتور
سیستم رآکتور مدولار بستر سنگریزه موضوع تحقیقات
بسیاری از پروژه ها بوده است. مشکلات شناسایی شده توسط مطالعات قبلی شامل عدم دقت فرضی
همبستگی ضریب انتقال حرارت موجود در ادبیات است.
هدف تحقیق ارائه شده در اینجا توسعه همبستگی‌های انتقال حرارت درون لوله است که مختص طراحی فعلی RCCS است. که راکتورهایی را شناسایی می کند که از ترموسیفون های حلقه بسته و گردش طبیعی استفاده می کنند. ادبیات
بررسی همچنین معادلات کلی حفاظت دو سیال یک بعدی را توضیح می‌دهد که اساس مدل‌سازی عددی حلقه‌های گردش طبیعی را تشکیل می‌دهند. />همبستگی هایی با هدف شناسایی این همبستگی ها در کدام محدوده و تحت چه شرایطی
دقیق در نظر گرفته می شود. این بررسی شامل
همبستگی هایی است که معمولاً در مدل سازی گردش طبیعی در صنعت
هسته ای با هدف شناسایی همبستگی های قابل استفاده در مدل سازی
RCCS پیشنهادی استفاده می شود.
یکی از اهداف این پروژه طراحی و ساخت مدلی با مقیاس ارتفاع یک سوم
از RCCS است. کاستی‌های مدل‌های آزمایشی قبلی
ارزیابی شده و تا حد امکان در طراحی مدل جبران شد.
از لوله‌های مسی استفاده می‌شود که عدم قطعیت ویژگی‌های مواد و سطح را از بین می‌برد.
چند عینک دید در مدل گنجانده شده‌اند و امکان شناسایی بصری رژیم‌های جریان دو فازی را فراهم می‌کنند. یک صفحه روزنه ای استفاده می شود که امکان اندازه گیری جریان
دو طرفه را فراهم می کند. صفحه روزنه، ترموکوپل ها و مبدل های حرارتی لوله در لوله در محل کالیبره می شوند تا خطای آزمایشی را به حداقل برسانند و به تکرارپذیری کمک کنند. 12 آزمایش با ثبت داده ها هر ده ثانیه انجام می شود.
نتایج ارائه شده در اینجا محدود به نتایج منتخب جریان تک فازی و دو فازی
در حالت عملیاتی است. تجزیه و تحلیل خطا و تکرارپذیری اندازه‌گیری‌های تجربی
برای حالت‌های عملکرد تک فاز و دو فاز و همچنین نرخ جریان جرمی آب خنک‌کننده انجام می‌شود تا تکرارپذیری نتایج تجربی را نشان دهد.
این نتایج برای ضرایب انتقال حرارت درون لوله را برای هر دو بخش اواپراتور و کندانسور به صورت ریاضی تعیین کنید. روند
در پروفیل های ضریب انتقال حرارت شناسایی شده و رفتار کلی
پروفیل ها به طور کامل توضیح داده شده است.
RCCS به عنوان یک سیستم یک بعدی مدل سازی شده است. همبستگی برای ضریب اصطکاک، ضریب انتقال حرارت، کسر خالی و ضریب اصطکاکی دو فازی
شناسایی شده است. ضرایب انتقال حرارت نظری با استفاده از مدل ریاضی
و همبستگی های شناسایی شده در بررسی ادبیات محاسبه می شود. پارامترهای سیال
با استفاده از دماهای تعیین شده تجربی و نرخ جریان جرم
ارزیابی می شوند. پروفیل‌های ضریب انتقال حرارت به‌دست‌آمده با پروفایل‌های
iv
تعیین‌شده تجربی مقایسه می‌شوند تا این فرضیه را تأیید کنند که همبستگی‌های موجود، ضرایب انتقال حرارت داخل لوله را به‌طور دقیق پیش‌بینی نمی‌کنند.
ضرایب تعیین شده تجربی با فاصله زمانی 99% اطمینان مرتبط هستند. این همبستگی‌های ایجاد شده، همراه با همبستگی‌های ضریب انتقال حرارت دو فازی شناسایی و ایجاد شده، در یک مدل ریاضی برای ایجاد پروفایل‌های ضرایب نظری استفاده می‌شوند. اینها با ضرایب
تعیین شده تجربی برای نشان دادن دقت پیش‌بینی مقایسه می‌شوند.

Inside-pipe heat transfer coefficient characterisation of a one third height scale model of a natural circulation loop suitable for a Reactor Cavity Cooling System of the Pebble Bed Modular Reactor
Thesis presented in partial fulfilment of the requirements for the degree Master of Science in Engineering at the University of Stellenbosch, 2011, 141 p. The feasibility of a closed loop thermosyphon for the Reactor Cavity Cooling
System of the Pebble Bed Modular Reactor has been the subject of many research
projects. Difficulties identified by previous studies include the hypothetical
inaccuracies of heat transfer coefficient correlations available in literature. The
aim of the research presented here is to develop inside-pipe heat transfer
correlations that are specific to the current design of the RCCS.
In order to achieve this, a literature review is performed which identifies reactors
which employ closed loop thermosyphons and natural circulation. The literature
review also explains the general one-dimensional two-fluid conservation
equations that form the basis for numerical modelling of natural circulation loops.
The literature review lastly discusses available heat transfer coefficient
correlations with the aim of identifying over which ranges and under which
circumstances these correlations are considered accurate. The review includes
correlations commonly used in natural circulation modelling in the nuclear
industry in aims of identifying correlations applicable to the modelling of the
proposed RCCS.
One of the objectives of this project is to design and build a one-third-height-scale
model of the RCCS. Shortcomings of previous experimental models were
assessed and, as far as possible, compensated for in the design of the model.
Copper piping is used, eliminating material and surface property uncertainties.
Several sight glasses are incorporated in the model, allowing for the visual
identification of two-phase flow regimes. An orifice plate is used allowing for bidirectional
flow measurement. The orifice plate, thermocouples and pipe-in-pipe
heat exchangers are calibrated in-situ to minimize experimental error and aid
repeatability.
Twelve experiments are performed with data logging occurring every ten seconds.
The results presented here are limited to selected single and two-phase flow
operating mode results. Error analyses and repeatability of experimental
measurements for single and two-phase operating modes as well as cooling water
mass flow rates are performed, to show repeatability of experimental results.
These results are used to mathematically determine the experimental inside-pipe
heat transfer coefficients for both the evaporator and condenser sections. Trends
in the heat transfer coefficient profiles are identified and the general behaviour of
the profiles is thoroughly explained.
The RCCS is modelled as a one-dimensional system. Correlations for the friction
factor, heat transfer coefficient, void fraction and two-phase frictional multiplier
are identified. The theoretical heat transfer coefficients are calculated using the
mathematical model and correlations identified in the literature review. Fluid
parameters are evaluated using experimentally determined temperatures and mass
flow rates. The resulting heat transfer coefficient profiles are compared to
iv
experimentally determined profiles, to confirm the hypothesis that existing
correlations do not accurately predict the inside-pipe heat transfer coefficients.
The experimentally determined coefficients are correlated to 99% confidence
intervals. These generated correlations, along with identified and established twophase
heat transfer coefficient correlations, are used in a mathematical model to
generate theoretical coefficient profiles. These are compared to the experimentally
determined coefficients to show prediction accuracy.