Voraussetzungen für die natürliche Durchblutung
Ähnlich wie für natürliche Konvektion , natürliche Zirkulation im Wesentlichen arbeitet nicht in der Umlaufbahn der Erde. Die natürliche Zirkulation findet in einem Kreislauf nur unter bestimmten Bedingungen statt. Selbst nachdem die natürliche Zirkulation begonnen hat, wird die natürliche Zirkulation gestoppt , wenn eine dieser Bedingungen beseitigt wird . Die Bedingungen für die natürliche Zirkulation sind wie folgt:
- Vorhandensein einer ordnungsgemäßen Beschleunigung. Die natürliche Zirkulation kann nur in einem Gravitationsfeld oder bei Vorhandensein einer anderen geeigneten Beschleunigung wie Beschleunigung oder Zentrifugalkraft auftreten.
- Vorhandensein von Wärmequelle und Kühlkörper . Wärmequelle und Wärmesenke sind erforderlich, da natürliche Zirkulationwird durch Dichteunterschiede im Fluid erzeugt, die aufgrund von Temperaturunterschieden auftreten. In eine Wärmequelle eintretende Flüssigkeit nimmt Wärme auf und wird durch Wärmeausdehnung weniger dicht und steigt an. Die Wärmeausdehnung des Fluids spielt eine entscheidende Rolle. Prozess in einem Heißsingen ist entgegengesetzt, das Heißsingen nimmt Wärme auf und die Flüssigkeit wird dichter. Der Dichteunterschied ist die treibende Kraft für den natürlichen Zirkulationsfluss. Die Temperaturdifferenz muss eingehalten werden, damit die natürliche Zirkulation fortgesetzt werden kann. Die Wärmezufuhr durch eine Wärmequelle muss im Hochtemperaturbereich vorhanden sein. Im Niedertemperaturbereich muss eine kontinuierliche Wärmeabfuhr durch einen Kühlkörper vorhanden sein. Andernfalls würden sich die Temperaturen irgendwann angleichen und es würde keine weitere Zirkulation stattfinden.
- Richtige Geometrie. Das Vorhandensein und die Größe der natürlichen Zirkulation hängen auch von der Geometrie des Problems ab. Das Vorhandensein eines Fluiddichtegradienten in einem Gravitationsfeld gewährleistet nicht die Existenz natürlicher Konvektionsströme. Die natürliche Zirkulation in einem mit Flüssigkeit gefüllten geschlossenen Kreislauf wird hergestellt, indem ein Kühlkörper in dem Kreislauf in einer Höhe angeordnet wird, die höher als die Wärmequelle ist. Die zirkulierende Flüssigkeit entzieht der Quelle Wärme und transportiert sie zur Spüle. Die Strömung kann einphasig oder zweiphasig sein, wobei Dampf neben der Flüssigkeit strömt. Die Temperaturdifferenz muss eingehalten werden, damit die natürliche Zirkulation fortgesetzt werden kann. Die Wärmezufuhr durch eine Wärmequelle muss im Hochtemperaturbereich vorhanden sein. Im Niedertemperaturbereich muss eine kontinuierliche Wärmeabfuhr durch einen Kühlkörper vorhanden sein. Andernfalls würden sich die Temperaturen irgendwann ausgleichen. und es würde keine weitere Zirkulation stattfinden. Es ist möglich, eine natürliche Zirkulation in einer Zweiphasenströmung durchzuführen, aber es ist normalerweise schwieriger, die Strömung aufrechtzuerhalten.
- Flüssigkeiten im Kontakt . Die beiden Bereiche müssen sich berühren, damit ein Fluss zwischen den Bereichen möglich ist. Wenn der Strömungsweg verstopft oder blockiert ist, kann keine natürliche Zirkulation auftreten.
Natürliche Zirkulation – Durchflussrate
Die natürliche Zirkulationsströmungsrate in der Schleife wird unter stationären Bedingungen aus dem Gleichgewicht zwischen der Antriebs- und der Widerstandskraft bestimmt . Die treibende Kraft ergibt sich aus dem Dichteunterschied zwischen dem heißen und dem kalten Schenkel der Schleife. Der Kopf, der zum Ausgleich der Kopfverluste benötigt wird, entsteht durch Dichtegradienten und Höhenänderungen.
Thermischer Antriebskopf
Der thermische Antriebskopf ist die Kraft, die eine natürliche Zirkulation bewirkt . Es wird durch den Dichteunterschied zwischen zwei Körpern oder Flüssigkeitsbereichen verursacht. Betrachten Sie zwei gleiche Volumina derselben Flüssigkeitsart. Wenn die beiden Volumina nicht die gleiche Temperatur haben , hat das Volumen mit der höheren Temperatur auch eine geringere Dichte und daher weniger Masse. Es ist bekannt, dass die Dichte von Gasen und Flüssigkeiten von der Temperatur abhängt und im Allgemeinen (aufgrund der Fluidexpansion) mit zunehmender Temperatur abnimmt. Da das Volumen bei der höheren Temperatur eine geringere Masse hatEs wird auch weniger Kraft durch die Schwerkraft auf ihn ausgeübt. Dieser Unterschied in der auf die Flüssigkeit ausgeübten Schwerkraft führt dazu, dass die heißere Flüssigkeit aufsteigt und die kältere Flüssigkeit sinkt. Der thermische Antriebskopf kann einfach anhand der Differenz der hydrostatischen Drücke berechnet werden:
Wie zu sehen ist, ist der thermische Antriebskopf und die resultierende Durchflussrate umso größer, je größer der Temperaturunterschied zwischen den heißen und kalten Bereichen des Fluids ist.
Hydraulische Widerstandskraft
Wie geschrieben wurde, wird die natürliche Zirkulationsströmungsrate V in der Schleife unter stationären Bedingungen aus dem Gleichgewicht zwischen dem Antriebskopf und den Widerstandskräften bestimmt. Wie Rohrreibung, die Gesamtdruckverluste sind proportional zum Quadrat der Strömungsgeschwindigkeit , und daher können sie leicht in die integriert Gleichung Darcy-Weisbach . Ingenieure nutzen häufig die Druckverlustbeiwert , PLC . Es wird K oder ξ (ausgesprochen “xi”) notiert . Dieser Koeffizient kennzeichnet den Druckverlusteines bestimmten Hydrauliksystems oder eines Teils eines Hydrauliksystems. Es kann leicht in Hydraulikschleifen gemessen werden. Der Druckverlustkoeffizient kann sowohl für gerade Rohre als auch insbesondere für lokale (geringfügige) Verluste definiert oder gemessen werden . Da der Darcy-Reibungsfaktor eine Funktion der Geschwindigkeit ist (in Reynolds-Zahl), ist die Berechnung des Druckverlustkoeffizienten ein iterativer Prozess.
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Dieser Artikel basiert auf der maschinellen Übersetzung des englischen Originalartikels. Weitere Informationen finden Sie im Artikel auf Englisch. Sie können uns helfen. Wenn Sie die Übersetzung korrigieren möchten, senden Sie diese bitte an: translations@nuclear-power.com oder füllen Sie das Online-Übersetzungsformular aus. Wir bedanken uns für Ihre Hilfe und werden die Übersetzung so schnell wie möglich aktualisieren. Danke.
