Теплогидравлический расчет технологического канала (стр. 4 из 6)

Рисунок 1.6 - Зависимость коэффициента ш от скорости циркуляции и давления

1.6.2 Определение потери давления на местных сопротивлениях

Потеря напора из-за местных сопротивлений при течении однофазной среды определяется как

(1.43)

Для участка с двухфазной средой

(1.44)

1.6.3 Определение нивелирной составляющей потери давления

Нивелирная составляющая потери напора при течении: однофазной среды

(1.45)

для двухфазной среды

(1.46)

где

- плотность пароводяной смеси,

(1.47)

здесь

- истинное объемное паросодержание на рассчитываемом элементе, определяемое как среднеарифметическое между входом и выходом (см. подразд. 1.5).

1.6.4 Определение потери давления на ускорение среды

Потеря напора на ускорение среды учитывается только на участках поверхностного и развитого кипения теплоносителя:

(1.48)

где

- приращение истинного объёмного паросодержания по длине рассчитываемого элемента (см. подразд.1.5).

1.6.5 Давление теплоносителя

Давление теплоносителя в расчетных сечениях по высоте канала

(1.49)

1.7 Расчет коэффициентов теплоотдачи, температуры наружной поверхности оболочки твэла и запаса до кризиса теплообмена по высоте канала

1.7.1 Температура наружной поверхности оболочки твэла

Температура наружной поверхности оболочки твэла по высоте канала со средней тепловой нагрузкой

(1.50)

де

- температура теплоносители в расчетном сечении с координатой z,°С. Определяется по энтальпии (см.формулу (1.16)) и давлению (см. подразд.1.6) для участка с однофазной средой от z_BXдо z_П. Выше координаты z_П теплоноситель находится в состоянии насыщения и его температура определяется как температура насыщения при соответствующем давлении; q_S(z) - поверхностный тепловой поток в расчетном сечении, определяемый по формуле (1.18), кВт/м ; - коэффициент теплоотдачи от твэла к теплоносителю, кВт/м²К).

Расчетные соотношения для определения коэффициента теплоотдачи зависят от режима течения и структуры потока. Применительно к рабочим каналам реактора РБМК по их высоте выделяют три участка:

конвективного теплообмена от z = 0 до z = z_HK

поверхностного кипения от z = z_HK до z = z_P

развитого кипения от z = z_P до z = z_BЫX

1.7.2 Участок конвективного теплообмена

На участке конвективного теплообмена коэффициент теплоотдачи рассчитывают по формуле (1.51):

(1.51)

Где

- соответсвенно коэффициент теплопроводности, коеффициент кинематичской вязкости и число Прандтля для теплоносителя в расчетном сечении ТВС с координатой z; - соответственно массовая скорость теплоносителя и гидравлический диаметр.

1.7.3 Участок поверхностного кипения

На участке поверхностного кипения коэффициент теплоотдачи в каждом расчетном сечении может быть определен в соответствии с формулой, рекомендованной Л.С. Стерманом [3; 4]:

(1.52)

здесь

- число Нуссельта, которое определяется обычной зависимостью для турбулентного режима течения однофазной среды (см. формулу (1.51)); -скорость воды, м/с; - скорость смеси, м/с; - температура насыщения, К.

Эта формула применима при соблюдении условия

(1.53)

В противном случав коэффициент теплоотдачи рассчитывается по формуле (1.51).

1.7.4 Коэффициент теплоотдачи на участке развитого кипения

На участке развитого кипения коэффициент теплоотдачи в каждом рассматриваемом сечении рассчитывается по соотношениям, рекомендованным Н.Г. Стюшиным [3]:

(1.54)

где St - число Стантона, подсчитываемое как

(1.55)

здесь р - давление теплоносителя, MПa; у,р" - соответственно коэффициент поверхностного натяжения, Н/м; и плотность пара на линии насыщения, кг/м³;

(1.56)

Все теплофизические параметры, входящие в эти формулы, определяются по температуре насыщения.

1.7.5 Коэффициент запаса до кризиса теплообмена

Коэффициент запаса до кризиса теплообмена определяют соотношением:

(1.57)

где q_S(z) - поверхностная тепловая нагрузка, рассчитывается по формуле (1.18), кВт/м²;q_KP(z) - критический тепловой поток, который согласно рекомендациям В.Н. Смолина и В.К. Полякова [4] можно рассчитать по формуле

(1.58)

Здесь р - давление теплоносителя, МПа; х - относительная энтальпия.

1.8 Расчет температур внутренней поверхности оболочки твэла, наружной поверхности и центральной части топливного сердечника

Температуры внутренней поверхности оболочки твэла, наружной поверхности и центральной части топливного сердечника существенным образом зависят от теплопроводности соответственно циркония, гелия и двуокиси урана, которые в свою очередь являются функциями температуры. В силу этого расчет указанных температур ведется итерационным способом. Расчет считается законченным, если расхождение в значениях температур, полученных в двух последних итерационных циклах, не превышает наперед заданной величины, например

.

1.8.1 Температура внутренней поверхности оболочки твела

Температура внутренней поверхности оболочки твела [1]:

(1.59)

где

- линейный тепловой поток в центральной плоскости канала, кВт/м, определяемый по формулам (1.12).

Остальные величины, входящие в формулу (1.58). Подсчитаны ранее или определены в исходных данных.

1.8.2 Температура наружной поверхности топливного сердечника

Температура наружной поверхности топливного сердечника

(1.60)

где

- средний радиус газового зазора между оболочкой и топливным сердечником; - толщина газового зазора.

1.8.3 Температура в центре топливного сердечника

Температура в центре топливного сердечника [1]

(1.61)

где

- коэффициент теплопроводности двуокиси урана, кВт/(м·К).

1.9 Расчет температурного режима графитовой кладки

Температура графита по высоте канала (максимальной и средней нагрузки) не должна превышать 700 °С [б] и определяется как

(1.62)

где

- температурный перепад вследствие теплоотдачи от внутренней поверхности трубы к теплоносителю,°С; - температурный перепад по толщине стенки трубы,°С; - перепад температуры на системе "газовые зазоры - графитовые втулки" (рисунок 1.7),°С. При выполнении курсового проекта может быть оценён значением 80...100 ⁰С. Подробнее методика изложена в [6]; - температурный перепад по толщине графитового блока,°С.