Определение теплогидравлических параметров активной зоны и бокового экрана.
Расход теплоносителя через активную зону:
Расход теплоносителя через боковой экран:
Скорость теплоносителя через активную зону:
Скорость теплоносителя через боковой экран:
Линейный тепловой поток в центральной плоскости активной зоны:
Линейный тепловой поток в центральной плоскости бокового экрана:
Для расчёта значений теплогидравлических параметров и построения их зависимостей по длине каналов используем программу MathCad.
Результаты расчёта линейного теплового потока ТВС в активной зоне и боковом экране приведены на графике Рисунок -1 и сведены в Таблице - 1
,
,
![]() |
Рисунок-1. Графики линейного теплового потока по высоте канала в активной зоне и в боковом экране.
Таблица- 1
параметр | Координата по высоте канала z, м. | ||||||||||
-1,441 | -1,153 | -0.86 | -0.576 | -0.228 | 0.228 | 0.576 | 0,806 | 1,153 | 1,441 | ||
ql(z) ∙108 | 0 | 1,566 | 2,978 | 4,102 | 4,821 | 5,068 | 4,821 | 4,102 | 2,978 | 1,556 | |
qбэ(z)∙107 | 1,178 | 2,241 | 3,078 | 3,628 | 3,815 | 3,628 | 3,078 | 2,241 | 1,178 |
Температура теплоносителя по высоте канала в активной зоне и в боковом экране:
Результаты расчёта температуры теплоносителя по высоте каналов активной зоне и боковом экране приведены на графике Рисунок- 2 и сведены в
Таблице- 2.
,м |
![Определение теплогидравлических параметров активной зоны и бокового экрана. Определение теплогидравлических параметров активной зоны и бокового экрана. - student2.ru](/images/fizika/opredelenie-teplogidravlicheskikh-parametrov-aktivnoy-zony-i-bokovogo-yekrana-1895761-20.png)
Рисунок - 2.Температуры теплоносителя по высоте канала в активной зоне и боковой зоне.
Таблица- 2
параметр | Координата по высоте канала z, м. | ||||||||||
-1,441 | -1,153 | -0,86 | -0,576 | -0,288 | 0,288 | 0,576 | 0,865 | 1,153 | 1,441 | ||
TT(z) °С | 379,7 | 393,2 | 414,18 | 440,66 | 472,5 | 499,3 | 530,8 | 552,6 | 566,3 | ||
Tбэ(z) °С | 379,7 | 393,2 | 414,18 | 440,66 | 499,3 | 525,8 | 546,9 | 560,4 |
Определение коэффициента теплоотдачи в активной зоне:
Кинематическая вязкость:
Число Рейнольдса:
Число Нуссельта:
где
А=0,0165+0,02[1-0.91
Коэффициент теплоотдачи в АЗ:
Коэффициент теплоотдачи в боковом экране:
Число Рейнольдса:
Число Нуссельта:
Коэффициент теплоотдачи в боковом экране:
Температура наружной поверхности ТВЭЛ активной зоны:
(3.15)
Результаты расчёта температуры теплоносителя по высоте каналов активной зоне и боковом экране сведены в Таблица 3.
Таблица 3
параметр | Координата по высоте канала z, м. | ||||||||||
-1,441 | -1,153 | -0,86 | -0,576 | -0,288 | 0,288 | 0,576 | 0,865 | 1,153 | 1,441 | ||
Tоб.твэл(z) °С | 380,7 | 395,4 | 417,8 | 445,6 | 506,2 | 533,2 | 554,3 | 567,4 | |||
Tоб. б.э.(z) °С | 380,07 | 393,9 | 415,8 | 441,9 | 471,4 | 500,7 | 526,9 | 547,7 | 560,7 |
Температура топливного сердечника ТВЭЛ активной зоны вдоль центральной оси:
Средний радиус оболочки ТВЭЛ:
Температура топливного сердечника вдоль оси:
Температура топливного сердечника ТВЭЛ боковой зоны вдоль центральной оси:
Средний радиус оболочки ТВЭЛ:
Температура топливного сердечника вдоль оси:
Результаты расчёта температуры теплоносителя по высоте каналов активной зоне и боковом экране приведены на графике Рисунок 3 и сведены в
Таблице 4.
Рисунок 3- Температуры топливного сердечника вдоль оси
Таблица 4
параметр | Координата по высоте канала z, м. | ||||||||||
-1,441 | -1,153 | -0.86 | -0.576 | -0.288 | 0.288 | 0.576 | 0.865 | 1,153 | 1,441 | ||
Tс(z) °С | 382,3 | 398,4 | 421,9 | 450,5 | 481,2 | 511,1 | 537,3 | 557,3 | |||
Tс.б.э(z) °С | 379,2 | 392,4 | 413,2 | 439,4 | 468,7 | 498,1 | 524,8 | 546,1 | 559,9 |
Перепад давления в реакторе:
Reаз=2,555∙104
шаг решетки:
шаг навивки:
коэффициент сопротивления трения:
коэффициент учитывающий геометрию пучка твэл
потери на трение:
число дистанционирующих решеток:
принимаю
тогда потери на местное сопротивление:
нивелирная составляющая давления:
Суммарный перепад давления в реакторе:
+
Заключение
По результатам теплогидравлического расчёта реактора можно сделать выводы:
1. Максимальная температура сердечников ТВЭЛ (571 ) значительно меньше температуры плавления монокарбида урана (2250 °С), что является залогом безопасной эксплуатации ядерной энергоустановки;
2. Перепад температуры теплоносителя выходит за пределы заданных исходных параметров и состовляет ∆Т=196 °С.
3. Величина расхода ( и скорости (
теплоносителя через активную зону ядерной энергоустановки предъявляет особые требования к газодувкам. Для обеспечения теплообмена в реакторной установке можно предложить применение мощных компрессорных установок на электромагнитных подшипниках, применяемых в газовой промышленности, но не опробованных на АЭС.
4.Данный реактор с заданными техническими характеристиками соответствует критериям надежности и безопасности предъявляемым к подобным реакторам.
Список использованной литературы.
1. Дементьев Б.А. Ядерные энергетические реакторы: Учебник для вузов.
– 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Энергоатомиздат, 1990. – 325 с.: ил.
2. Бать Г. А. Основы теории и методы расчета ядерных энергетических реакторов: Учебное пособие для вузов. - М.:Энергоатомиздат, 1980. - 511 с., ил.