Потери давления от местных сопротивлений

↑

▷ Содержание

⇐ ПредыдущаяСтр 5 из 5

Местные сопротивления обусловлены появлением вихреобразований в местах резкого изменения сечения канала, изгибов. При преодолении отдельных препятствий, изменяющих скорость и направление потока теплоносителя и т.п. В пределах активной зоны реактора основными местными сопротивлениями являются: сопротивления на входе и выходе из ТВС и сопротивления дистанционирующих решёток:

Па, (10.5)

где - коэффициент местного сопротивления ТВС.

Коэффициент местного сопротивления либо рассчитывается по эмпирическим зависимостям, приведенным в справочниках (например, П.Л. Кириллов, Ю.С. Юрьев, В.П. Бобков «Справочник по теплогидравлическим расчётам»), либо принимаются на основании экспериментальных данных. Некоторые из этих данных приведены в табл. 14.

Таблица 14 - Коэффициенты местных сопротивления в разных ТВС

Потери давления от ускорения потока

Изменение скоростного напора учитывается для неизотермических потоков. Когда плотности и скорости среды на входе и выходе из участка существенно отличаются, что и обусловливает дополнительную потерю давления. Величину называют изменением динамического напора или потерей давления на ускорение потока и определяют как разность количества движения на участке между двумя рассматриваемыми сечениями.

, Па. (10.6)

ρ_{вх ,} ρ_вых - плотность теплоносителя на входе и выходе из участка,кг/м³;

ω_вх, ω_вых - скорость теплоносителя на входе и выходе из участка, м/с.

Нивелирные потери давления

Гидравлические сопротивления, связанные с преодолением действия сил гравитации (напор на преодоление разности высот входного и выходного сечений участка), называют гидростатическим напором или нивелирной (гравитационной) составляющей напора.

, Па (10.7)

где = 9,8 - ускорение свободного падения, м/с²;

- средняя плотность воды на участке, кг/м³;

Δ h – высота участка, м.

Расчет мощности ГЦН

Определив суммарную величину гидравлических потерь в ТВС можно определить долю мощности главных циркуляционных насосов, необходимую для прокачки теплоносителя через реактор

, Вт (10.8)

где D р _пк» (1,2…1,25)D р _р - гидравлические потери в первом контуре, Па;

D р _р - гидравлические потери в реакторе; G_аз - расход теплоносителя, кг/с;

h _гцн = 0,78…0,80 - КПД ГЦН;

т _п - число петель первого контура;

r _вх - плотность воды при входной температуре в реактор, кг/м³ (ГЦН всегда устанавливается на «холодной нитке» петли, где t = t _вх).

В заключение необходимо отметить, что на стадиях эскизного, технического и рабочего проектов теплогидравлические расчеты ведут с разной степенью детализации при номинальных параметрах, частичных нагрузках, при запуске и расхолаживании реактора, при аварийных ситуациях.

Многовариантные проектные расчеты проводятся в целях выбора оптимальной конструкции реактора и назначения оптимальных режимных параметров. Теплогидравлические проектные расчеты входят составной частью в оптимизационные программы АЭС.

Приложение 1 - Графики

Рис.2- Изменение линейной тепловой нагрузки по высоте активной зоны

Рис. 3 – Изменения температуры теплоносителя по высоте ТВС

Рис.4 - Изменения температуры наружной и внутренней поверхностях оболочки твэла по высоте

Рис. 5 – Определение зоны поверхностного кипения

Рис.6 - Изменение температуры топлива на наружной и внутренней поверхностях по высоте

Рис. 7 - Изменение фактического и критического теплового потока по высоте

Приложение 2

Таблица 1 - Характеристики основных типов ТВС в ВВЭР

Таблица 2 - Термодинамические свойства воды и водяного пара [6]

Термодинамические свойства воды указаны в таблице обычным шрифтом, для водяного пара выделены.

Абсолютное давление р, МПа.

Температура теплоносителя t,°С; Температура насыщения t_s,°С.

Удельный объем v, м ³/ кг.

Удельный объем воды на линии насыщения v′, м ³/ кг.

Удельный объем сухого насыщенного пара v″, м ³/ кг.

Удельная энтальпия i, кДж/кг.

Удельная энтальпия воды на линии насыщения i′, кДж/кг.

Удельная энтальпия сухого насыщенного пара i″, кДж/кг.

Скрытая теплота парообразования r, кДж/кг.

Удельная энтропия s, кДж/кг∙К. Поверхностное натяжение воды на линии насыщения σ_s, мН/м.

Таблица 3 - Коэффициент динамической вязкости воды и пара [6]

Таблица 4 - Удельная изобарная теплоёмкость воды и пара [6]

Таблица 5 - Коэффициент теплопроводности воды и пара [6]

Таблица 6 – Свойства материала оболочки твэла (циркониевый сплав Э-635) [4]

Таблица 7 - Свойства материала оболочки твэла (циркониевый сплав Э-110, Н-1) [4]

В ЯЭУ широко используются нержавеющие хромникелевые (аустенитные) стали марки 08Х18Н10Т, 12Х18Н9Т, 12Х18Н10Т (табл.8). Эти стали являются основным конструкционным материалом для изготовления узлов ЯЭУ (внутрикорпусных устройств, теплообменников, парогенераторов, насосов, а также используются в качестве материала оболочки твэлов, например в судовых ВВЭР).

Таблица 8 - Свойства аустенитных сталей 08Х18Н10Т, 12Х18Н9Т, 12Х18Н10Т [4]

с_р, - теплоемкость,Дж/кг×К;

l - коэффициенттеплопроводности, Вт/м×К;

а - коэффициент температуропроводности, м²/с;

a - коэффициент температурного расширения,1/ К.

Список литературы

1. Шаповаленко В.В. Теплогидравлический расчет ЯР (конспект лекций по дисциплине). Севастополь: СНУЯЭиП, 2011.

2. Дементьев Б.А. «Ядерные энергетические реакторы». М: Энергоатомиздат, 1984.

3. Кириллов П.Л. Справочник по теплогидравлическим расчетам (ядерные реакторы, теплообменники, парогенераторы) / П.Л. Кириллов, Ю.С. Юрьев. - М.: Энергоатомиздат, 1990.

4. Кириллов П. Л. Теплофизические свойства материалов ядерной техники. 2-е издание Москва.ИздАТ, 2007.

5. Лукьянов А.А. «Теплогидравлический расчет ядерного энергетического реактора». Севастополь: СИЯЭиП, 2000.

6. Программа Water Steam Pro Calculater. (составная часть набора программ для вычисления свойств воды и водяного пара. Версия 5.2.001. Сopyright МЭИ, 2000 г).

7. Шмелев В.Д. Активные зоны ВВЭР для атомных электростанций (ОКБ ОКБ Гидропресс) / В.Д. Шмелев, Ю.Г. Драгунов, В.П. Денисов, И.Н. Васильченко. - М.: ИКЦ Академкнига, 2004.

Содержание

Введение ……………………………………………………………………………………. 2

1.Компоновка и определение геометрических размеров

активной зоны реактора и ТВС…………………………………………………………… 5

2.Расчет расхода теплоносителя и его массовой скорости …………………………… 6

3. Расчет распределения линейной тепловой нагрузки по высоте твэл ………………… 9

4. Расчет температуры теплоносителя по высоте ТВС …………………………………. 10

5. Расчет коэффициента теплоотдачи ……………………………………………………. 11

6. Расчет распределения температуры оболочки твэла по высоте активной зоны

в наиболее теплонапряженном твэле в ТВС …...............................................................14

7. Определение паросодержания при поверхностном кипении …………………………15

8. Расчет распределения температуры ядерного топлива по высоте твэл ………………17

9. Определение запаса до кризиса теплоотдачи ………………………………………… 19

10. Расчет гидравлических сопротивлений в активной зоне …………………………… 22

Приложение 1 Графики ………….. ……………………………………………………… 26

Приложение 2 Справочный материал …………………………………………………… 31

Литература ……………………………………………………………………………… 35

Познавательные статьи:



Техника прыжка в длину с разбега

Тактические действия в защите

История Олимпийских игр

История развития права интеллектуальной собственности