Определение температур теплоносителя и твэла, запаса до кризиса теплообмена
Исходные данные, полученные в результате вычислений предыдущего раздела, сведены в таблицу 5. Основная задача дальнейших расчетов – определение изменений по высоте канала следующих величин: температур теплоносителя, составных частей твэла (оболочки, топлива) и запаса до кризиса теплобмена. Все вычисления данного раздела производились по методике для ВВЭР, описанной в [2, стр. 322–327]. Значения параметров теплоносителя определены согласно данным [4]. Перед основным расчетом произведены дополнительные геометрические вычисления для ТВС и твэла, отраженные в таблице 6.
В результате вычислений было установлено, что несмотря на отсутствие кипения теплоносителя в среднем по объему активной зоны, в центральной её части наблюдается развитое кипение теплоносителя. Это обусловлено принятыми коэффициентами неравномерности энерговыделения. Тем не менее, в рамках данной работы влияние закипания теплоносителя в каналах (как объемного в ТВС, так и поверхностного на стенке твэла) не учитывалось. Таким образом: ― линейный тепловой поток имеет косинусоидальное распределение по высоте (высотная координата z=0 в центральной плоскости активной зоны) ― при достижении точки насыщения расчет коэффициента конвективной теплоотдачи производился по формулам для однофазного теплоносителя, т.е. для воды в состоянии насыщения с нулевым содержанием пара. Стоит отметить, что для снижения неравномерности энерговыделения в современных реакторных установках типа ВВЭР используются следующие технологические решения: ― профилирование топлива по радиусу активной зоны; ― профилирование расхода теплоносителя по радиусу; ― использование интенсификаторов теплообмена; ― использование бесчехловых ТВС.
Распределение линейного теплового потока по высоте средне- и максимально нагруженного твэлов изображено на рисунке 4. На рисунке 5 отражена зависимость энтальпии от высоты, на рисунке 6 – температуры теплоносителя. Рисунок 4 – Распределение линейного теплового потока по высоте твэла
Рисунок 5 – Изменение энтальпии по высоте твэла
Рисунок 6 – Изменение температуры по высоте твэла
Вычисления энтальпии по высоте твэла производилось следующим образом: (3) Как видно из рисунка 6, объемное закипание в максимально нагруженном твэле начинается чуть выше центрального по высоте сечения. Выше по высоте температура перестает изменяться, т.к. кипение является изотермическим процессом. На рисунке 7, в соответствии с данными [2, стр. 169], отражена использованная в вычислениях зависимость коэффициента теплоотдачи контактного слоя между оболочкой твэла и топливным сердечником в зависимости от величины его первоначального газового зазора. Следует отметить, что при определении коэффициента теплопроводности диоксида урана вследствие его зависимости от температуры, вычисление производилось итерационным способом. Распределение температур внутренних поверхностей топливных сердечников по высоте твэлов отражены на рисунке 8. В результате проведенных вычислений, полученные значения температур внутри твэлов, не превышают значений, способствующих плавлению и разрушению его элементов (оболочки и топлива). Оценка запаса до кризиса теплообмена производилась согласно [2, стр. 238] по следующей формуле: (4) Как видно из рисунка 9, коэффициенты запаса до кризиса теплообмена не опускаются ниже 7, но в виду того, что у формулы (4) рекомендуемые пределы применения не в полной мере соответствуют значениям величин, полученным в данной работе, было дополнительно определено граничное паросодержание перехода от пузырькового кипения к пленочному xгр=0,38[2, стр. 236]. Данное паросодержание не достигается ни в одной из высотных координат. Таким образом, с достаточной степенью точности был произведен вывод об отсутствии кризиса теплообмена в активной зоне. Таким образом, в результате вычислений данного раздела обоснована теплотехническая надежность реакторной установки: оболочка твэла и топливо не подвергаются разрушению в результате перегрева, кризис теплообмена отсутствует. Подробный ход вычислений описан в таблице 7, полученные значения величин в зависимости от высоты в виду большого объема сведены отдельно в таблицу 8.
Рисунок 7 – Коэффициент теплоотдачи контактного слоя
Рисунок 8 – Изменение температуры внутренней поверхности топливного сердечника твэла
Рисунок 9 – Изменение коэффициента запаса до кризиса теплообмена
* (5)
Заключение По результатам проведенных вычислений получены данные, свидетельствующие о возможности при заданных исходных условиях осуществлять теплоотвод из активной зоны АСТ-600 посредством естественной циркуляции теплоносителя с обеспечением необходимой теплотехнической безопасности. Использованные алгоритмы вычислений обеспечили необходимую для поставленной задачи точность, тем не менее, для её повышения можно было бы использовать следующие возможности: ― учесть влияние на гидравлические сопротивления эффекта самовскипания теплоносителя на тяговом участке; ― использовать уточненные значения коэффициентов местных сопротивлений, полученные в результате стендовых испытаний; ― учесть влияние неравномерного подогрева теплоносителя по высоте активной зоны и теплообменника; ― учесть потери давления на ускорение потока; ― для решения уравнения естественной циркуляции использовать не графический метод, а математические методы, например, перебор с малым шагом, метод бисекции; ― при вычислениях теплоотдачи между теплоносителем и стенкой твэла учесть влияние поверхностного и объемного кипения; ― использовать для определения критического теплового потока зависимости, пределы применимости которых подходят под параметры теплоносителя АСТ.
Популярное: Как построить свою речь (словесное оформление):
При подготовке публичного выступления перед оратором возникает вопрос, как лучше словесно оформить свою... Почему стероиды повышают давление?: Основных причин три... ©2015-2024 megaobuchalka.ru Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. (1683)
|
Почему 1285321 студент выбрали МегаОбучалку... Система поиска информации Мобильная версия сайта Удобная навигация Нет шокирующей рекламы |