自然循环流量.doc

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一、题目：

计算下面回路的自然循环流量。

6m

4m

2m

2m

heater

cooler

已知：

闭合回路，水平边长2m,竖直边长6m,回路管道为不锈钢管，钢管Φ20×2。

回路中充满单相水，系统压力为常压（绝对压强：

1atm）。

加热段为Φ10×1的不锈钢管，2m长，均匀加热。

冷却器总损失系数假设为3（水头损失中速度按回路管内流速计算）。

冷却器总长2m。

设冷却器冷却功率恰好等于加热段加热功率，忽略回路对外界的散热损失。

求：

该回路自然循环时的流量。

说明：

可以使用换热中心假设。

编程计算，程序语言不定，可以使用excel。

加热段入口温度由同学自己设定，可以从20℃-50℃中任意选一个。

加热功率2kW,5kW,8kW,10kW,任意选择两个。

使用强制循环时相应公式，需要的公式和系数从有关书里查。

解：

1、基本说明

1.符号：

入口焓值：

，入口密度：

，出口焓值：

，出口密度：

，流量：

，输入功率：

，驱动压头：

，阻力压降：

，雷诺数：

，动压头：

，平均密度：

管径：

面积：

2.基本参数误差

密度值：

参考《分析化学用水密度表》，标准值。

比焓值：

参考《水和水蒸气热力性质图表》，插值数据最大误差0.2%。

粘性系数：

参考工程用推荐公式，其中；；；：

热力学温度，K；为对应密度值，㎏/m3。

插值最大误差1.5%。

2、阻力确定

1.局部阻力确定

弯头4个：

冷段3个，热段1个，取ξ=0.8

突扩：

，参考速度为上游流速

突缩：

，参考速度为下游流速

冷凝器：

ξ=3.0

2.沿程阻力确定

冷管段：

管长8m，取入口密度，截面积，特征长度

热管段：

管长4m，取出口密度，截面积

加热段：

管长2m，取平均密度，截面积，特征长度

3.沿程阻力系数计算：

Re<2320：

2320

4000

Re>1×105：

4.阻力压降

3、驱动压头

4、迭代方式

5、程序代码

Publicm（0To50）,e（0To50）,n（0To50）AsSingle‘子块公用变量定义

PrivateSubCommand2_Click（）

Text1.Text=""

Text2.Text=""

Picture1.Cls

EndSub

PrivateSubCommand3_Click（）

End

EndSub

PrivateSubCommand1_Click（）

Picture1.Cls

a1=2.01061929829747E-04'大管截面积m2

a2=5.02654824574367E-05'小管截面积m2

q=Val（Text1）

tin=Val（Text2）

hi=ttoh（tin）

pi=ttom（tin）

qm=q/（ttoh（100）-hi）

l=qm/10000

pd=2

pz=1

i=1

re:

If（pd>pz）Then

qm=qm+l

ho=hi+q/qm

tout=htot（ho）

po=ttom（tout）

p1=0.5*qm^2/a1^2*（2.4/pi+0.8/po）

p2=0.5*qm^2/a2^2*（9/（16*pi）+1/（2*po））

p3=0.5*qm^2/a1^2*（1.5/（pi+po））

re=qm*0.016/（pi*a1*ttou（tin））

p4=0.5*qm^2*500*f（re）/（pi*a1^2）

re=qm*0.016/（po*a1*ttou（tout））

p5=0.5*qm^2*250*f（re）/（po*a1^2）

re=qm*0.008/（（pi+po）*a2*ttou（（tin+tout）/2）/2）

p6=0.5*qm^2*250*f（re）/（（pi+po）*a2^2/2）

pz=p1+p2+p3+p4+p5+p6

pd=（pi-po）*49.05/2

i=i+1

GoTore

ElseIf（i=2）Then

Picture1.PrintvbCrLf

Picture1.Print"不能建立单相自然循环"

EndIf

If（Abs（pd-pz）*100/pd>=5Andi>2）Then

Picture1.PrintvbCrLf

Picture1.Print"压力误差:

";Spc

（1）;Format（（pd-pz）*100/pd,"0.000"）;"%"

Picture1.Print"循环次数:

";Spc

（1）;Format（i,"0"）;"次"

Picture1.Print"出口温度:

";Spc

（1）;Format（tout,"0.00"）;"℃"

Picture1.Print"出口焓值:

";Spc

（1）;Format（ho,"0.00"）;"kJ/kg"

Picture1.Print"出口密度:

";Spc

（1）;Format（po,"0.000"）;"kg/m^3"

Picture1.Print"循环流量:

";Spc

（1）;Format（qm*1000,"0.00"）;"g/s"

Picture1.Print"入口焓值:

";Spc

（1）;Format（hi,"0.00"）;"kJ/kg"

Picture1.Print"阻力压降:

";Spc

（1）;Format（pz,"0.00"）;"Pa"

Picture1.Print"驱动压力:

";Spc

（1）;Format（pd,"0.00"）;"Pa"

Picture1.Print"误差过大，请修正参数"

Else

Picture1.PrintvbCrLf

Picture1.Print"出口温度:

";Spc

（1）;Format（tout,"0.00"）;"℃"

Picture1.Print"出口焓值:

";Spc

（1）;Format（ho,"0.00"）;"kJ/kg"

Picture1.Print"出口密度:

";Spc

（1）;Format（po,"0.000"）;"kg/m^3"

Picture1.Print"循环流量:

";Spc

（1）;Format（qm*1000,"0.00"）;"g/s"

Picture1.Print"入口焓值:

";Spc

（1）;Format（hi,"0.00"）;"kJ/kg"

Picture1.Print"阻力压降:

";Spc

（1）;Format（pz,"0.00"）;"Pa"

Picture1.Print"驱动压力:

";Spc

（1）;Format（pd,"0.00"）;"Pa"

Picture1.Print"压力误差:

";Spc

（1）;Format（（pd-pz）*1000/pd,"0.00"）;"‰"

Picture1.Print"循环次数:

";Spc

（1）;Format（i,"0"）;"次"

EndIf

EndSub

PrivateSubForm_Load（）

Dimtin,tout,pi,po,hi,ho,re,q,qmAsSingle'入口温度，出口温度，入口密度，出口密度，入口焓值，出口焓值，雷诺数，功率，流量

Dimp1,p2,p3,p4,p5,p6,pz,pdAsSingle'各项阻力

Dimi,j,k,l,teAsSingle

Dima1,a2AsSingle

Open"f:

\密度值.txt"ForInputAs#1'密度数值表输入，2度一值，共51

Forj=0To50

LineInput#1,inputdata

m（j）=Val（inputdata）

Nextj

Close#1

Open"f:

\比焓值.txt"ForInputAs#2'比焓值值表输入，2度一值，共51

Forj=0To50

LineInput#2,inputdata

e（j）=Val（inputdata）

Nextj

Close#2

Open"f:

\粘性系数.txt"ForInputAs#3'粘性系数表输入，2度一值，共51

Forj=0To50

LineInput#3,inputdata

n（j）=Val（inputdata）

Nextj

Close#3

EndSub

Functionhtot（h）

j=0'由焓值求温度

re:

If（h>=e（j）Andh<=e（j+1））Then

htot=2*j+2*（h-e（j））/（e（j+1）-e（j））

Else:

j=j+1

GoTore

EndIf

EndFunction

Functionttoh（t）

k=Int（t/2）

If（t=2*k）Then

ttoh=e（k）

Else

ttoh=e（k）+（t/2-k）*（e（k+1）-e（k））/2'由温度求焓值

EndIf

EndFunction

Functionmtot（p）

j=0

re:

If（p<=m（j）Andp>=m（j+1））Then

mtot=2*j+2*（p-m（j））/（m（j+1）-m（j））

Else:

j=j+1

GoTore

EndIf

EndFunction

Functionttom（t）

k=Int（t/2）

If（t=2*k）Then

ttom=m（k）

Else

ttom=m（k）+（t/2-k）*（m（k+1）-m（k））/2'由温度求密度

EndIf

EndFunction

Functionttou（t）

k=Int（t/2）

If（t=2*k）Then

ttou=n（k）

Else

ttou=n（k）+（t/2-k）*（n（k+1）-n（k））/2'由温度求粘性系数

EndIf

EndFunction

Functionf（re）

'沿程阻力系数计算

If