Тепло-гидравлический расчет активной зоны



Скачать 108.58 Kb.
Дата01.05.2013
Размер108.58 Kb.
ТипДокументы
. Тепло-гидравлический расчет активной зоны

Цель расчета: определение изменения температур по активной зоне, расчет максимальной температуры оболочки и топлива, определение гидравлических потерь.
.1 Особенности организации течения теплоносителя и замедлителя в контуре циркуляции

Теплоноситель поступает в реактор через входной патрубок, спускается в пространстве между шахтой и корпусом и поступает на вход в активную зону. Для разделения расходов теплоносителя по активной зоне используется дроссельная шайба, которая позволяет профилировать расход в зависимости от энерговыделения в каждом из каналов движения теплоносителя в активной зоне. Для разделения входного расхода на теплоноситель и замедлитель используются отверстия в опорной решетке. В результате расчета по максимально нагруженному каналу получено значение расхода замедлителя в центральном канале ТВС 0.26 , число отверстий 7 диаметром 5 мм. Поступление замедлителя в межчехловое пространство осуществляется через отверстия в опорной плите. Значение расхода в межчехловом пространстве принято 42.5 .

.2 Тепловой расчет максимально нагруженного канала

Таблица .1 Характеристики реактора Таблица .2 Характеристики ТВС




270

,мм

9.1



0.7



10.8

,мм

208



3





3658

gif" name="object10" align=absmiddle width=72 height=40>


100



4.3



3.2




1800



163



290



540



1.33



24.5


Реактор состоит из 163 ТВС, устанавливаемых на опорную плиту. ТВС являются чехловыми. Снаружи чехол омывается замедлителем. Дистанционирование твэлов в чехле производится с помощью витой проволоки. Расстояние между ТВС равно 236 мм.
Исходя из опыта проектирования установок с теплоносителем сильно изменяющим свои свойства выбираем следующую зависимость распределения тепловыделения по высоте активной зоны:


Рис. .1 Распределение тепловыделения Рис. .2 Расчетная ячейка

по высоте активной зоны
Площадь живого сечения для прохода теплоносителя:



- площадь проходного сечения для всех ТВС по активной зоне;

- смоченный периметр;

мм – диаметр гидравлический;
-

- среднее тепловыделение в ТВС;
[ , (12.9)] - изменения энтальпии теплоносителя по высоте активной зоны;

Используя программный комплекс для определения тепло-физических параметров WaterSteamPro Calculator V 5.6 найдем значения температур теплоносителя по высоте активной зоны реактора.


Рис. .3 Распределение температуры Рис. .4 Изменение плотности теплоносителя по высоте активной зоны теплоносителя по высоте активной зоны

- среднемассовая скорость теплоносителя;

[ , (1)] , где

, где индексы “ж” и “с” величин берутся для теплоносителя и стенки;

- число Рейнольдтса;

Формула [ , (1)] учитывает вилияние на теплообмен витых ребер из проволоки.

- коэффициент теплоотдачи теплоносителя;



Рис. 2.23 Изменение коэффициента Рис.2.24 Изменение плотности

теплоотдачи по высоте активной теплоносителя по высоте

зоны активной зоны
- перепад температуры на границе стенка-жидкость;

- перепад температуры на оболочке;

- перепад температуры в зазоре между оболочкой твэла и топливом;

- среднее объемное тепловыделение в топливе;

- перепад температуры в топливе;
- температура оболочки твэла;
- температура топлива твэла;

Рис. .7 Распределение температуры теплоносителя,

оболочки и топлива по высоте активной зоны
Выводы: В результате проведенного расчета построены графики распределения температур теплоносителя, оболочки и топлива по активной зоне. Максимальная температура топлива составляет 1643, что не превышает допустимой температуры для топлива оксид урана 1800. Максимум температуры топлива находится в первой половине активной зоны, что объясняется характером распределения поля энерговыделения по высоте активной зоны. Максимальная температура оболочки составила 637, что не превышает предельно допустимой температуры по условиям эксплуатации материала ЧС-60 равной 650+(50-90) .


2.4.3 Расчет гидравлических потерь в активной зоне.
Исходные данные приведены в пункте 2.4.2 РПЗ.

кПа [ 31, (1.5)] – потеря напора на ускорение;

кПа [ 31, (1.4)] – местные потери напора;

Твэлы расположены по треугольной решетке. Вид контакта-касание ребра по телу твэла.

- относительный шаг расположения твэлов;

Т=100 мм – шаг между ребрами твэла;

[31, (1.20)]

,где [31, (1.11)]

[31, (1.3)]– потери на трение теплоносителя;

- потери на трение по высоте активной зоны.

Число Рейнольтса и плотность теплоносителя принимаются средними для указанных участков. График зависимости числа Рейнольтса от высоты активной зоны см. приложение 9.

[31, (1.6)] – нивелирные потери теплоносителя;



кПа [31, (1.1)] – суммарные гидравлические потери в канале теплоносителя;
Вывод: В результате проведенного расчета получены потери на трение в канале 53.13 кПа. Величина потерь меньше, чем в реакторах типа ВВЭР-1000 (440), что объясняется меньшими значениями расхода и сильным изменением тепло-физических свойств теплоносителя
2.4.4 Расчет температуры замедлителя.
Вводим условие, что температура замедлителя не должна приводить к повышению температуры теплоносителя на входе в активную зону.

( 29, (12.15))

Воспользовавшись соотношение ( 29, (12.15)) принимаем значение расхода замедлителя равным:



Примем, что расход замедлителя распределяется равномерно по внешнему и внутреннему каналам внешнему и внутреннему:

Разбиваем поле температур теплоносителя на 3 участка и для каждого из участков найдем, количество тепла, которое теряет теплоноситель.



Рис. 2.27 Распределение температуры теплоносителя

по высоте активной зоны
Геометрически находим площадь проходного сечения для замедлителя:

Режиме течения определяется из критерия Рейнольдса:

, где

-число Нуссельта для заданного режима течения;

- коэффициент теплоотдачи в замедлителе;

Коэффициент теплоотдачи для гладких труб:

, [31, (11.22)] - раздел 2.4.2

- мощность поглощенная замедлителем от теплоносителя;

- разность температур между средним значение температуры замедлителя и теплоносителя на выделенном расчетном участке;

- площадь поверхности трубы расчетного участка;

Так как тепловой поток на стенки внутренней трубы и чехла неизвестны, то проводим итерационный расчет, задаваясь значением теплового потока и корректируя его в зависимости от получаемых температур.

Рассмотрим два варианта организации течения замедлителя в тепловыделяющей сборке:



a) б)

Рис. 2.28 Варианты организации течения замедлителя в ТВС

Зазор между чехлами ТВС сборок принят 2 мм.

Расчет производим по средним свойствам теплоносителя и замедлителя. Оценим значения температур в межчехловом зазоре.





10.97



47.2



105



326



7.69
Для варианта а) замедлитель во внутренней трубе





42.5



0.81



0.075




0.245






17.2



74.1



101



335



12.08
Замедлитель в межчехловом пространстве






42.5



1.89




0.036




0.3



Суммарная температура при смешивании потоков замедлителя и подачу его на выходной патрубок составляет 330. А при смешивании с входным потоком теплоносителя 291 Учитывая потери через стенку при теплообмене с окружающей средой можно принять, что температура теплоносителя на входе будет равна входной установленной в техническом задании на проектирование 290.

Для варианта б) замедлитель во внутренней трубе








42.5









2.76









0.021










0.26









































34



112.5



315



5.5

Межчехловая вода







42.5









1.43









0.066










0.264






































18.1



250



78



384



10.8




а) центральный замедлитель б) межчехловой замедлитель

Рис. 4.10 Распределение температуры замедлителя

по внешнему каналу кассеты

Выводы: расчет показывает, что мощность, теряемая теплоносителем вследствие теплообмена с замедлителем составляет по внутреннему каналу 7.69 МВт, по внешнему 12.08 МВт или 0.75 % от всей мощности, выделяющейся в активной зоне. Температура замедлителя на выходе составила по внутреннему каналу 326 по внешнему 335.

Используя формулу (4.1) рассчитанная температура теплоносителя на входе при смешивании с замедлителем не превысит 290 . При заданных расходах и подогревах теплоносителя и замедлителя требования к параметрам теплоносителя на входе выполнены.

Дополнительные расчеты рекуперативных потерь энтальпии теплоносителем вследствие теплообмена с замедлителем показывают, что потери не превысят

25 МВт, температура теплоносителя на выходе из реактора составит 536

Конструкция а) требует дополнительного профилирования по обогащению топлива и установки в периферийной зоны поглотителей для снижения скачка плотности потока нейтронов на границе чехол ТВС водяной канал.

Список литературы:


  1. Теплопередача: Учебник для вузов

  2. Конструирование ядерных реакторов

  3. Статья ФЭИ

  4. Кириллов

Похожие:

Тепло-гидравлический расчет активной зоны iconТеплогидравлический анализ активной зоны быстрых реакторов с натриевым теплоносителем
Бр в различных режимах их работы. Теплогидравлический анализ активной зоны яр является важнейшей компонентой комплекса взаимосвязанных...
Тепло-гидравлический расчет активной зоны iconГидравлический расчет трубопроводов
Практически в каждой машине и механизме значительная роль принад­лежит трубопроводам
Тепло-гидравлический расчет активной зоны iconПродление срока эксплуатации реакторных установок аэс, выработавших
Наибольшая активность образуется в активной зоне реактора в виде продуктов деления ядер ядм на осколки и в остальных компонентах...
Тепло-гидравлический расчет активной зоны iconГидравлический расчёт внутреннего диаметра трубопровода
Если сечения трубопровода не круглое, то расчётный диаметр можно определить по формуле
Тепло-гидравлический расчет активной зоны iconПриложение 10
Гидравлический расчет газопроводов следует выполнять, как правило, на электронно-вычислительных машинах с использованием оптимального...
Тепло-гидравлический расчет активной зоны iconГидравлический расчет трубопроводов
Па, и температуре воды 5 0C. Определить, пренебрегая деформациями и расширением стенок труб, давление в трубопроводе при нагревании...
Тепло-гидравлический расчет активной зоны iconПаспорт домкрат гидравлический автономный назначение домкрата
Домкрат гидравлический автономный предназначен для подъема и перемещения груза при выполнении слесарно-сборочных, ремонтных и других...
Тепло-гидравлический расчет активной зоны iconОхлаждения активной зоны
При проведении подготовительных работ перед запуском реактора sl-1 произошел взрыв. Погибло 3 человека, реактор разрушен
Тепло-гидравлический расчет активной зоны iconОхлаждения активной зоны
Г ссср, Челябинская обл. Ядерный комплекс «Маяк». Самопроизвольная цепная реакция в растворе уранилнитрата. Погибло 3 человека
Тепло-гидравлический расчет активной зоны iconЖизнь на рифе
На земле существуют разнообразные природные зоны со своим климатом, растительностью и животным миром. Для одних животных и растений...
Разместите кнопку на своём сайте:
ru.convdocs.org


База данных защищена авторским правом ©ru.convdocs.org 2016
обратиться к администрации
ru.convdocs.org