Добавил:

Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого (бывш. СПбГПУ)

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

moy_gotovyy.docx

Скачиваний:

Добавлен:

22.08.2019

Размер:

1.51 Mб

Скачать

☆

<<< < Предыдущая 12 / 32 3 > Следующая >>>

6.2.4.Изменение по высоте температуры теплоносителя в кассете с максимальной тепловой нагрузкой………………………………………………………………………………………………

6.2.5.Критическая тепловая нагрузка в кассете с максимальной тепловой нагрузкой…………..

6.2.6.Коэффициент запаса до кризиса теплообмена………………………………………………

6.3. Распределение температуры по высоте оболочки и блока горючего твэлана пониженной нагрузке………………………………………………………………………………………………..

6.3.1.Расчет коэффициента теплоотдачи от наружной поверхности оболочки твэла к теплоносителю………………………………………………………………………………..……….

6.3.2.Расчет температуры наружной поверхности оболочки твэла по высоте……..……….….

6.3.2.1.Проверка на пристенное кипение………..……….………….....…………………………..

6.3.3.Расчёт температурного перепада по оболочке твэла в зависимости от координаты………

6.3.4.Расчет температуры внутренней поверхности оболочки твэла по координате………….

6.3.5.Расчёт температурного перепадав газовом зазоре в зависимости от координаты………...

6.3.6.Расчет температуры наружной поверхности блока горючего в зависимости от координаты…………………………………………………………………………………………….

6.3.7.Расчёт температурного перепада по блоку горючегов зависимости от координаты……..

6.3.8.Изменение температуры на оси блока горючего в зависимости от координаты…………..

7.Оценка затрат мощности на прокачку теплоносителя по первому контуру…………………

8. Расчёт гидравлического профилирования активной зоны………………………………………

8.1.Распределение тепловой нагрузки по высоте твэла………………………………………….

8.2.Расчёт диаметров шайб для трёх областей…………………………………………………...

9. Определение коэффициента Kr при графическом задании закона изменения тепловыделения по высоте активной зоны………………………………………………………….

Вывод…………………………………………………………………………………………..……...

Список литературы……………………………………………………………………………...…...

Приложение 1………………………………………………………………………………………....

Приложение 2………………………………………………………………………………………....

Введение

Целью теплогидравлического расчёта реактора является определение геометрических характеристик тепловыделяющих элементов и активной зоны и определение температурных полей в реакторе для выявления максимальных температур.

В ходе теплогидравлического расчёта ядерного реактораимеет место быть нейтронно-физический расчет, в котором определяется распределение плотности потока нейтронов по радиусу и высоте активной зоны.

Также необходимо определить гидравлическое сопротивление реактора при допустимых скоростях теплоносителя.

В данном водо-водяном некипящем реакторе используются стержневые твэлы, скомпонованные в кассеты шестигранной формы по треугольной решетке. Топливо в виде спеченных таблеток загружается в твэл, величина зазора в котором зависит от материала оболочки.

В качестве горючего используется двуокись урана UO2, которая является основным видом топлива в ядерной энергетике.UO2 отличается высокой размерной стойкостью под облучением, что позволяет достигать большой глубины выгорания.

Активная зона реактора имеет поверхность теплосъема, состоящую из определённого числатепловыделяющих элементов, в зависимости от которого, а также от конфигурации твэлов, размещения и величины тепловой нагрузки определяются размеры активной зоны и реактора в целом. Ведется нейтронно-физический расчет, в процессе которого уточняются распределения плотности потока нейтронов в реакторе с учетом наличия в активной зоне компенсирующих устройств. Поэтому по уточненному распределению плотности потока нейтронов проводят поверочный тепловой расчет.

Для определения геометрических характеристик активной зоны, предварительно задаются значения средней скорости теплоносителя через активную зону Wср. По заданию имеет место полное гидравлическое профилирование: по всем кассетам активной зоны проходит одинаковое количество.

С учетом вышесказанного задаем следующие средние скорости теплоносителя:

3,5м/c; 4м/с; 4,5 м/с.

Габаритный размер реактора не должен превышать 3,5м в диаметре корпуса, чтобы реактор можно был транспортабельным по железной дороге.

Расход теплоносителя через реактор с принудительной циркуляцией обеспечивается главными циркуляционными насосами и зависит от гидравлического сопротивления первого контура, которое складывается из сопротивлений отдельных участков.

По значению общего сопротивления реактора рационально выбрать среднюю скорость теплоносителя W_ср=4,5 м/с, который так же подходит по условиям энергонапряженности активной зоны. Расчет на пониженную нагрузку так же ведем для скорости W_ср=4,5 м/с.

Расчет температурного режима по высоте твэла проводится для кассеты с максимальной тепловой нагрузкой и полученные результаты по выявленным максимальным температурам оболочки твэлов и блока горючего сравниваются с допустимыми температурами.

Для определения наличияпристенного кипения температура наружной поверхности оболочки твэла сравнивается с температурой насыщения теплоносителя при соответствующем давлении

При симметричном энерговыделении по активной зоне и отсутствиипристенногокипения, определяются по аналитическим выраженияммаксимальные температуры (и соответствующие им координаты).

1РАСЧЕТ РЕАКТОРА НА 100% НАГРУЗКУ, ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ТЕПЛОНОСИТЕЛЯ

1.1 Определение параметров воды на линии насыщения (T_S и I_S) и входной, выходной и средней температур в реакторе (Т_вх, Т_вых, Т_ср)

Рассчитываемая величина

Обозна-чение

Размер-ность

Формула или обоснование

Расчёт

Значение

Температура насыщения при давлении Р_I

Т_S

^oC

[1], табл. XXIII

—

342,66

Энтальпия насыщения при Р_I(в технической системе)

I_S

ккал/кг

[1], табл. XXIV

—

386

Энтальпия насыщения при Р_I (в системе SI)

I_S

кДж/кг

I_S∙4,1868

386∙4,1868

1616,10

Температура теплоносителя на выходе из реактора

Т_вых

^oC

Задана

—

324

Температура теплоносителя на входе в реактор

Т_вх

^oC

Т_вых-∆T_I

324-31

293

Средняя температура тепло-носителя в реакторе (в активной зоне)

^oC

(293+ 324)/2

308,5

1.2 Определение энтальпии теплоносителя на входе в реактор

Энтальпия при Р_I и Т_вх (в технической системе)

I_вх

ккал/кг

[1], табл. XXIV

—

310.72

Энтальпия при Р_I и Т_вх (в системе SI)

I_вх

кДж/кг

I_вх·4,1868

310,72· 4,1868

1300,92

1.3 Определение энтальпии теплоносителя на выходе из реактора

Энтальпия при Р_I и Т_вых (в технической системе)

I_вых

ккал/кг

[1], табл. XXIV

—

353,73

Энтальпия при Р_I и Т_вых (в системе SI)

I_вых

кДж/кг

I_вых∙4,1868

353,73∙4,1868

1481

Приращение энтальпии

I_Р

кДж/кг

I_вых- I_вх

1481-1300,92

180,08

Рассчитываемая величина

Обозна-чение

Размер-ность

Формула или обоснование

Расчёт

Значение

1.4 Определение температуры ( ) и энтальпии ( ) на выходе из кассеты с максимальной тепловой нагрузкой (при полном гидравлическом профилировании)

Энтальпия на выходе из кассеты с максимальной тепловой нагрузкой (в системе SI)

кДж/кг

—

1481

Энтальпия на выходе из кассеты с максимальной тепловой нагрузкой (в технической системе)

ккал/кг

1481/4,1868

353,73

Температура при Р_I и

^oC

—

324

Средняя температура теплоносителя в кассете с максимальной тепловой нагрузкой

^oC

—

308,5

Приращение энтальпии в кассете с максимальной тепловой нагрузкой

I^max

кДж/кг

I^max=I

—

180,08

1.5 Определение плотности теплоносителя при температуре на входе в реактор

Удельный объем при Р_Iи Т_вх

_вх

м³/кг

[1], табл. XXIV

—

0,0013518

Плотность теплоносителя при температуре на входе в реактор (Р_I и Т_вх)

_вх

г/см³

1/ _вх∙10^-3

1/ 0,0013518∙10^-3

0,73975

1.6 Определение плотности теплоносителя при температуре на выходе из реактора

Рассчитываемая величина

Обозна-чение

Размер-ность

Формула или обоснование

Расчёт

Значение

Удельный объем при Р_I и Т_вых

_вых

м³/кг

[1], табл. XXIV

—

0,0014995

Плотность теплоносителя при температуре на выходе из реактора (Р_I и Т_вых)

_вых

г/см³

1/ _вых∙10^-3

1/ 0,0014995∙10^-3

0,66689

1.7 Определение плотности теплоносителя при средней температуре теплоносителя в реакторе

Удельный объем при Р_I и

м³/кг

[1], табл. XXIV

—

0,0014143

Плотность теплоносителя при средней температуре в реакторе (Р_I и )

г/см³

1/ ∙10^-3

1/ 0,0014143∙10^-3

0,70706

1.8 Определение плотности теплоносителя при средней температуре в кассете с максимальной тепловой нагрузкой

Удельный объем при Р_I и

м³/кг

[1], табл. XXIV

—

0,0014143

Плотность теплоносителя при средней температуре в кассете с максимальной тепловой нагрузкой (Р_I и )

г/см³

1/ ∙10^-3

1/ 0,0014143∙10^-3

0,70706

1.9 Определение удельного объема теплоносителя на линии насыщения при давлении в реакторе Р_I

Удельный объем воды на линии насыщения при Р_I

м³/кг

[1], табл. XXIII

—

0,001663

1.10 Определение удельного объема пара на линии насыщения при давлении в реакторе Р_I

Удельный объем пара на линии насыщения при Р_I

м³/кг

[1], табл. XXIII

—

0,010240

Рассчитываемая величина

Обозна-чение

Размер-ность

Формула или обоснование

Расчёт

Значение

1.11 Определение коэффициента кинематической вязкости для теплоносителя в кассете с максимальной тепловой нагрузкой

Коэффициент динамической вязкости при Р_I и

кгс∙сек/м²

[1], табл. V

—

9,031

Коэффициент кинематической вязкости при Р_I и

м²/сек

9,81∙0,0014143∙9,031/10⁶

1,253∙10^-7

1.12 Определение критерия Прандтля для теплоносителя в кассете с максимальной тепловой нагрузкой

Критерий Прандтля при Р_I и

—

[1], табл. VII

—

0,947

1.13 Определение коэффициента теплопроводности для теплоносителя в кассете с максимальной тепловой нагрузкой

Коэффициент теплопроводности при Р_I и (в технической системе)

ккал/

/(м∙час∙

∙град)

[1], табл. VI

—

46,564

Коэффициент теплопроводности при Р_I и (в системе SI)

Вт/

/(м∙град)

1,163∙

1,163∙ 46,564∙10^-2

0,542

1.14 Определение коэффициента кинематической вязкости для теплоносителя при температуре входа в реактор

Коэффициент динамической вязкости при Р_I и Т_вх

кгс∙сек/м²

[1], табл. V

—

9,603

Коэффициент кинематической вязкости при Р_I и Т_вх

м²/сек

9,81∙0,0013518∙9,603/10⁶

1,2735∙10^-7

1.15 Определение коэффициента кинематической вязкости для теплоносителя при температуре выхода из реактора

Рассчитываемая величина

Обозна-чение

Размер-ность

Формула или обоснование

Расчёт

Значение

Коэффициент динамической вязкости при Р_I и Т_вых

кгс∙сек/м²

[1], табл. V

—

8,407

Коэффициент кинематической вязкости при Р_I и Т_вых

м²/сек

9,81∙0,0014995∙8,407/10⁶

1,2367∙10^-7

2 ГЕОМЕТРИЧЕСКИЕ И РАСХОДНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ КАССЕТЫ И АКТИВНОЙ ЗОНЫ

Расход теплоносителя через активную зону реактора

G_р

кг/с

13882,72

2.1 Геометрические характеристики кассеты

Диаметр блока горючего

мм

9– 2∙(0,68+0,055)

7,53

Число рядов твэлов в кассете

—

Расстояние от кожуха до твэлов

мм

0,825∙(12,3-9)

2,723

Толщина стенки кожуха кассеты

мм

Принимаем

—

1,8

Размер кассеты под ключ

мм

12,3∙(19-1)+2∙(2,723+1,8)+9

209,78

Площадь кассеты для прохода теплоносителя (живое сечение)

мм²

19574,6315

Площадь кассеты, занятая топливом

мм²

12068,3841

Рассчитываемая величина

Обозна-чение

Размер-ность

Формула или обоснование

Расчёт

Значение

Площадь кассеты, занятая оболочками твэлов

мм²

4816,7200

Площадь кассеты, занятая кожухом кассеты

мм²

1296,8349

Площадь кассеты, занятая конструкционными материалами

мм²

4816,7200+1296,8349

6113,5549

Площадь кассеты, занятая газовыми зазорами

мм²

355,1710

Общая площадь кассеты в поперечном сечении

мм²

19574,6315+12068,3841+6113,5549+355,1710

38111,7415

Площадь кассеты в поперечном сечении (проверка)

мм²

((3^0/5)/2)*209,78^2

38111,7415

Гидравлический (смоченный) периметр кассеты

мм

8376,57

Рассчитываемая величина								Обозна-чение							Размер-ность										Формула или обоснование													Расчёт				Значение
Гидравлический диаметр кассеты															мм																							4∙19574,6315/8376,57				9,35
Тепловой (обогреваемый) периметр кассеты															мм																											7662,34
Тепловой периметр одного твэла															мм																											10,22
Тепловой диаметр кассеты															мм																							4∙19574,6315/7662,34				28,27
Площадь поперечного сечения ячейки															мм²																											39394,0740
Площадь межкассетного пространства,занятая водой															мм²																							39394,0740-38111,7415				1282,3325
2.2 Геометрические характеристики активной зоны
Средняя скорость теплоносителя через активную зону																Пример расчёта для =3,5 м/с																				3,5				4				4,5
Суммарное живое сечение по всем кассетам для прохода теплоносителя (предварительно)									мм²																											5441541,9989				4761349,2490				4232310,4436
Число кассет в активной зоне (предварительно)									шт																			5441541,9989/19574,6315								277,9894987				243,2408114				216,2140546
Число кассет в активной зоне									шт							Выбираем												—								278				243				216
Уточненное живое сечение по всем кассетам									мм²																			278*19574,6315								5441747,5570				4756635,4545				4228120,4040
Уточненная средняя скорость теплоносителя									м/с																											3,50				4,00				4,50

Рассчитываемая величина						Обозна-чение			Размер-ность										Формула или обоснование									Расчёт								Значение
Площадь поперечного сечения активной зоны									мм²																			278∙39394,0740								10951552,5720				9572759,9820				8509119,9840
Эквивалентный диаметр активной зоны									мм																											3734,16				3491,19				3291,53
Высота активной зоны									мм																			1,1∙3734,16								4107,58				3840,31				3620,68
Объем цилиндрической активной зоны									мм³																											44984381845,238700				36762338906,086200				30808862212,680600
Энергонапряженность активной зоны																																				55,57				68				81,15
Площадь активной зоны, занятая топливом									мм²																			278∙12068,3841								3355010,7798				2932617,3363				2606770,9656
Площадь активной зоны, занятая газовыми зазорами									мм²																			278∙355,1710								98737,5380				86306,5530				76716,9360
Площадь активной зоны, занятая оболочками твэлов									мм²																			278∙4816,7200								1339048,1600				1170462,9600				1040411,5200
Площадь активной зоны, занятая кожухами кассет									мм²																			278∙1296,8349								360520,1022				315130,8807				280116,3384
Площадь активной зоны, занятая конструкционными материалами									мм²																			278∙6113,5549								1699568,2622				1485593,8407				1320527,8584
Площадь активной зоны, занятая водой межкассетного пространства									мм²																			278∙1282,3325								356488,4350				311606,7975				276983,8200
Суммарная площадь активной зоны, занятая теплоносителем в кассетах и в межкассетном пространстве									мм²																			5441747,5570+356488,4350								5798235,9920				5068242,2520				4505104,2240

Рассчитываемая величина					Обозна-чение							Размер-ность								Формула или обоснование									Расчёт								Значение
Площадь активной зоны, занятая теплоносителем в кассетах и в межкассетном пространстве (проверка)												мм²								n_к( + )									278(19574,5315+1282,3325)								5798235,9920				5068242,2520				4505104,2240
Площадь поперечного сечения активной зоны (проверка)												мм²																	3355010,7798+98737,5380+ +1699568,2622+5798235,9920								10951552,5720				9572759,9820				8509119,9840
Водно-топливное соотношение для кассеты												-----								/									19574,6315/12068,3841								1,62				1,62				1,62
Водно-топливное соотношение для активной зоны в целом												-----								/									5798235,9920/3355010,7798								1,73				1,73				1,73
2.3 Коэффициенты неравномерности
Коэффициент неравномерности по расходу теплоносителя по кассетам							k_G				-----						Полное гидравлическое профилирование Kg = Kr																			1,36
Эффективная высота активной зоны																												4107,58+21010								4307,58				4040,31				3820,68
Коэффициент неравномерности по высоте											-----																									1,502				1,498				1,494
Коэффициент неравномерности по радиусу активной зоны											-----						Задано											—								1,36				1,36				1,36
Коэффициент неравномерности по объему активной зоны											-----																	1,502∙1,36								2,043				2,037				2,032
2.4 Теплогидравлические параметры активной зоны

Рассчитываемая величина							Обозна-чение						Размер-ность											Формула или обоснование			Расчёт									Значение
Расход теплоносителя через кассету со средней тепловой нагрузкой																																			48,44				55,42				62,34
Расход теплоносителя через кассету с максимальной тепловой нагрузкой																										1,36∙48,44									65,88				75,37				84,78
Средняя скорость теплоносителя через кассету с максимальной тепловой нагрузкой																																			4,76				5,44				6,12
Средняя скорость теплоносителя через кассету с максимальной тепловой нагрузкой (проверка)																																			4,76				5,45				6,13
Линейный тепловой поток для кассеты со средней тепловой нагрузкой																																			7,8363				9,5889				11,4419
Плотность теплового потока для кассеты со средней тепловой нагрузкой																																			277,15				339,14				404,67
Объемный тепловой поток для кассеты со средней тепловой нагрузкой																																			123178				150729				179853
Линейный тепловой поток для кассеты с максимальной тепловой нагрузкой																										2,043∙7,8363									16,0096				19,5326				23,2499
Плотность теплового потока для кассеты с максимальной тепловой нагрузкой																										2,043∙277,15									566,22				690,83				822,29
Объемный тепловой поток для кассеты с максимальной тепловой нагрузкой																										2,043∙123178									251653				307035				365461

Рассчитываемая величина							Обозна-чение							Размер-ность									Формула или обоснование			Расчёт									Значение
3 ТЕПЛОВЫЕ ПОТОКИ, ТЕМПЕРАТУРА ТЕПЛОНОСИТЕЛЯ И ЗАПАС ДО КРИЗИСА ТЕПЛООБМЕНА В ЗАВИСИМОСТИ ОТ КООРДИНАТЫ
3.1 Изменение по высоте линейного теплового потока для кассеты с максимальной тепловой нагрузкой
Пример расчета приводится для первого варианта
Координата z= -H/2, м									кВт/м																					Пример расчета для: z=-3H/8, м						1,1666				1,5173				1,9096
Координата z = -3H/8, м									кВт/м																											6,9261				8,5139				10,2043
Координата z = -H/4, м									кВт/м																											11,7257				14,338				17,102
Координата z = -H/8, м									кВт/м																											14,9002				18,1877				21,6585
Координата z = 0, м									кВт/м																											16,0096				19,5326				23,2499
Координата z = H/8, м									кВт/м																											14,9002				18,1877				21,6585
Координата z = H/4, м									кВт/м																											11,7257				14,338				17,102
Координата z = 3H/8, м									кВт/м																											6,9261				8,5139				10,2043
Координата z = H/2, м									кВт/м																											1,1666				1,5173				1,9096
3.2 Изменение по высоте плотности теплового потока для кассеты с максимальной тепловой нагрузкой [q_s (z)]
Координата z = -H/2, м			q_s(z)						кВт/м²																					Пример расчета для: z=-3H/8, м						41,26				53,66				67,54
Координата z = -3H/8, м			q_s(z)						кВт/м²																											244,96				301,12				360,9
Координата z = -H/4, м			q_s(z)						кВт/м²																											414,71				507,1				604,86
Координата z = -H/8, м			q_s(z)						кВт/м²																											526,99				643,26				766,01
Координата z = 0, м			q_s(z)						кВт/м²																											566,22				690,82				822,3
Координата z = H/8, м			q_s(z)						кВт/м²																											526,99				643,26				766,01
Координата z = H/4, м			q_s(z)						кВт/м²																											414,71				507,1				604,86
Координата z = 3H/8, м			q_s(z)						кВт/м²																											244,96				301,12				360,9
Координата z = H/2, м			q_s(z)						кВт/м²																											41,26				53,66				67,54
3.3 Распределение энерговыделения по высоте кассеты с максимальной тепловой нагрузкой [I^max(z)]

Рассчитываемая величина		Обозна-чение								Размер-ность														Формула или обоснование										Расчёт			Значение
Координата z = -H/2, м		I^max(z)								кДж/кг																								Пример расчета для: z=-3H/8, м			1300,92				1300,92				1300,92
Координата z = -3H/8, м		I^max(z)								кДж/кг																											1309,57				1309,68				1309,78
Координата z = -H/4, м		I^max(z)								кДж/кг																											1329,49				1329,63				1329,76
Координата z = -H/8, м		I^max(z)								кДж/кг																											1357,94				1358,03				1358,11
Координата z = 0, м		I^max(z)								кДж/кг																											1390,96				1390,96				1390,96
Координата z = H/8, м		I^max(z)								кДж/кг																											1423,98				1423,89				1423,81
Координата z = H/4, м		I^max(z)								кДж/кг																											1452,43				1452,29				1452,16
Координата z = 3H/8, м		I^max(z)								кДж/кг																											1472,35				1472,24				1472,14
Координата z = H/2, м		I^max(z)								кДж/кг																											1481,00				1481,00				1481,00
3.4 Изменение по высоте температуры теплоносителя в кассете с максимальной тепловой нагрузкой [Т_т(Z)]
Координата z = -H/2 , м			T_т(z)						^oC													[1], табл. XXIV									—						293,00				293,00				293,00
Координата z = -3H/8 , м			T_т(z)						^oC													[1], табл. XXIV															294,61				294,63				294,65
Координата z = -H/4 , м			T_т(z)						^oC													[1], табл. XXIV															298,31				298,34				298,36
Координата z = -H/8 , м			T_т(z)						^oC													[1], табл. XXIV															303,43				303,45				303,46
Координата z = 0 , м			T_т(z)						^oC													[1], табл. XXIV															309,30				309,30				309,30
Координата z = H/8 , м			T_т(z)						^oC													[1], табл. XXIV															314,84				314,83				314,81
Координата z = H/4 , м			T_т(z)						^oC													[1], табл. XXIV															319,59				319,56				319,54
Координата z = 3H/8 , м			T_т(z)						^oC													[1], табл. XXIV															322,67				322,66				322,64
Координата z = H/2 , м			T_т(z)						^oC													[1], табл. XXIV															324,00				324,00				324,00
3.5 Критическая тепловая нагрузка [q_кр(z)]
Координата z = -H/2, м			q_КР(Z)						кВт/м²																								Пример расчета для: z=-3H/8, м (1,163∙0,001∙590∙(4,76∙ ∙0,70706∙1000∙3600)^0,5∙ ∙((0,010240-0,001663)/ /0,010240)^1,8)∙ ∙(342,66-294,61)^0,33				6298,84				6733,74				7142,21
Координата z = -3H/8, м			q_КР(Z)						кВт/м²																												6230,71				6659,99				7063,01
Координата z= -H/4, м			q_КР(Z)						кВт/м²																												6068,11				6485,63				6878,03
Координата z = -H/8, м			q_КР(Z)						кВт/м²																												5827,37				6228,67				6605,95
Координата z = 0, м			q_КР(Z)						кВт/м²																												5523,86				5905,26				6263,47
Координата z = H/8, м			q_КР(Z)						кВт/м²																												5202,55				5562,42				5901,24
Координата z = H/4, м			q_КР(Z)						кВт/м²																												4890,85				5230,78				5549,66
Координата z = 3H/8, м			q_КР(Z)						кВт/м²																												4664,95				4987,86				5292,17
Координата z = H/2, м			q_КР(Z)						кВт/м²																												4560,15				4875,01				5170,73
3.6 Коэффициент запаса до кризиса теплообмена [n_зап(z)]

Рассчитываемая величина	Обозна-чение								Размер-ность												Формула или обоснование												Расчёт				Значение
Координата z = -H/2, м	n_зап(z)								—																							Пример расчета для: z=-3H/8 , м 6230,71/244,96				152,7				125,5				105,7
Координата z = -3H/8, м	n_зап(z)								—																											25,4				22,1				19,6
Координата z = -H/4, м	n_зап(z)								—																											14,6				12,8				11,4
Координата z = -H/8, м	n_зап(z)								—																											11,1				9,68				8,62
Координата z = 0, м	n_зап(z)								—																											9,76				8,55				7,62
Координата z = H/8, м	n_зап(z)								—																											9,87				8,65				7,70
Координата z = H/4, м	n_зап(z)								—																											11,8				10,3				9,18
Координата z = 3H/8, м	n_зап(z)								—																											19,0				16,6				14,7
Координата z = H/2, м	n_зап(z)								—																											110,5				90,8				76,6
4 ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ
4.1 СОПРОТИВЛЕНЕ ТРЕНИЯ
4.1.1 Опускной участок
Количество ПГ			n_пг						—									Задано														—				4				4				4
Скорость во входном патрубке									м/с									Принимаем																		9,5				9,5				9,5
Плотность теплоносителя во входном патрубке									кг/м³									Определена ранее																		739,75				739,75				739,75
Площадь поперечного сечения входного патрубка									м²																							13882,72/(4∙739,75∙9,5)				0,493862				0,493862				0,493862
Диаметр входного патрубка (предварительно)									м																											0,79297				0,79297				0,79297
Диаметр входного патрубка (расчетный)									м									Принимаем																		0,8				0,8				0,8
Площадь поперечного сечения входного патрубка									м²																											0,502655				0,502655				0,502655
Скорость во входном патрубке (расчетная)									м/с																							13882,72/ /(4∙739,75∙0,502655)				9,33				9,33				9,33

Рассчитываемая величина			Обозна-чение						Размер-ность									Формула или обоснование														Расчёт				Значение
Плотность теплоносителя в выходном патрубке									кг/м³									Определена ранее																		666,89				666,89				666,89
Скорость в выходном патрубке									м/с																							13882,72/(666,89∙ ∙4∙0,502655)				10,35				10,35				10,35
Скорость в опускном участке									м/с									Принимаем																		7,5				7,5				7,5
Площадь поперечного сечения опускного участка									м²																							13882,72/(739,75∙7,5)				2,502236				2,502236				2,502236
Толщина корзины шахты									м									Принимаем																		0,1				0,1				0,1
Меньший диаметр кольцевой щели опускного участка									м																							3734,16∙0,001+2∙0,1				3,93416				3,69119				3,49153
Больший диаметр кольцевой щели опускного участка																																				4,32013				4,1001				3,92132
Ширина опускного участка																																(4,32013-3,93416)/2				0,19299				0,20446				0,2149
Ширина опускного участка																		Принимаем																		190				200				210
Больший диаметр кольцевой щели опускного участка (расчетный)																																3,93416+2∙190∙0,001				4,31416				4,09119				3,91153
Площадь поперечного сечения опускного участка (расчетная)																																0,25∙3,1415926∙ ∙(4,31416²- 3,93416²)				2,461722				2,444907				2,442027
Скорость в опускном участке (расчетная)																																13882,72/(739,75∙ ∙2,461722)				7,62				7,68				7,68
Гидравлический диаметр опускного участка																		2														2∙190				380				400				420

Рассчитываемая величина			Обозна-чение						Размер-ность									Формула или обоснование														Расчёт				Значение
Абсолютная шероховатость корпуса реактора на опускном участке																		Принимаем																		0,05				0,05				0,05
Коэффициент, обратный относительной шероховатости корпуса реактора на опускном участке			d_Г,ОП						—									d_Г,ОП														380/0,05				7600				8000				8400
Коэффициент для расчета длины а.з.									—									Принимаем																		1,32				1,32				1,32
Длина активной зоны																																1,32∙4107,58∙0,001				5,42201				5,06921				4,7793
Коэффициент для расчета опускного участка									—									Принимаем																		1,64				1,64				1,64
Длина опускного участка																																1,64∙4107,58∙0,001				6,73643				6,29811				5,93792
Расстояние от днища шахты до опорной плиты																		Принимаем																		1,21				1,21				1,21
Длина активной зоны с учётом участка																		+														5,42201+1,21				6,63201				6,27921				5,9893
Коэффициент для расчета длины участка от основания активной зоны до оси выходных патрубков									—									Принимаем																		2,1				2,1				2,1
Длина участка от основания активной зоны до оси выходных патрубков																																2,1∙4107,58∙0,001				8,62592				8,06465				7,60343
Размер																		Принимаем																		0,5				0,5				0,5
Толщина стенки патрубков			_ст						м									Принимаем																		0,15				0,15				0,15
Рассчитываемая величина			Обозна-чение						Размер-ность									Формула или обоснование														Расчёт				Значение
Минимальное соотношение									—									+2 +														0,5+2∙0,15+0,8				1,6				1,6				1,6
Разность L2 - L1			—															-														8,62592-6,73643				0,28949				0,16654				0,06551
Граница гидравлически гладких труб									—									15 /														15∙7600				114000				120000				126000
Граница наступления квадратичного закона сопротивления									—									560 /														560∙7600				4256000				4480000				4704000
Критерий Рейнольдса на опускном участке									—																							7,62∙380∙0,001/ /0,00000012735				22737338				24122497				25328622
Коэффициент сопротивления трения на опускном участке по формуле Филоненко									—																							(1,82∙lg22737338 – –1,64)^-2				0,00724				0,00719				0,00714
Коэффициент сопротивления трения на опускном участке по формуле для квадратичного закона сопротивления круглой трубы									—																							2∙lg(3,7∙7600)^-2				0,01263				0,0125				0,01239
Коэффициент сопротивления трения на опускном участке по формуле для всех турбулентных режимов для круглой трубы									—																											0,01185				0,0117				0,01155
Расчетный коэффициент сопротивления трения для круглой трубы									—									max( )														—				0,01263				0,0125				0,01239
Параметр									—																							3,93416/4,31416				0,91192				0,90223				0,89263

Рассчитываемая величина			Обозна-чение						Размер-ность									Формула или обоснование														Расчёт				Значение
Коэффициент сопротивления трения для кольцевого зазора на опускном участке									—																											0,01321				0,01308				0,01298
Потери на трение на опускном участке																																				5029				4493				4003
4.1.2 Активная зона
Абсолютная шероховатость кассеты																		принимаем														—				0,005				0,005				0,005
Коэффициент, обратный относительной шероховатости кассеты			/						—									/														9,35/0,005				1870				1870				1870
Граница гидравлически гладких труб для кассеты									—									15 /														15∙1870				28050				28050				28050
Граница наступления квадратичного закона сопротивления для кассеты									—									560 /														560∙1870				1047200				1047200				1047200
Критерий Рейнольдса в кассете									—																							4,76∙9,35∙0,001/ /0,0000001253				355196				405938				456680
Коэффициент трения кассеты по формуле Филоненко для круглой трубы									—																							(1,82∙lg355196- -1,64)^-2				0,01397				0,01362				0,01333
Коэффициент сопротивления трения на опускном участке по формуле для квадратичного закона сопротивления круглой трубы									—																											0,01695				0,01695				0,01695
Рассчитываемая величина			Обозна-чение						Размер-ность									Формула или обоснование														Расчёт				Значение
Коэффициент сопротивления трения на опускном участке по формуле для всех турбулентных режимов для круглой трубы									—																											0,01806				0,01791				0,01779
Расчетный коэффициент сопротивления трения для круглой трубы									—									max( )														—				0,01806				0,01791				0,01779
Относительный шаг для твэлов в кассете (а/d_ТВЭЛ)			x_отн						—									a /														12,3/9				1,36667				1,36667				1,36667
Параметр а для треугольной решетки			a						—									0,58+9,2(x-1)														0,58+9,2(1,36667-1)				3,953364				3,953364				3,953364
Коэффициент трения гладкого пучка стержней									—																							(0,01806∙(0,57+0,18∙ ∙(1,36667-1)+0,53(1- -exp3,953364)]				0,02087				0,0207				0,02056
Сопротивление трения активной зоны																																(0,02087∙6,63201/(9,35∙∙0,001)∙0,5∙(0,70706∙ ∙1000∙(4,76)²))				118576				145441				174388
4.1.3Участок над активной зоной
Количество приводов									шт									Принимаем																		61				61				61
Наружный диаметр защитных труб																		Принимаем																		0,185				0,185				0,185
Площадь поперечного сечения, занятая защитными трубами																																0,25∙3,14159265358979∙ ∙0,185²∙61				1,639695				1,639695				1,639695
Доля поперечного сечения активной зоны, занятая защитными трубами									—																							1,639695/10,951553				0,149722601				0,171287591				0,19269854
Рассчитываемая величина			Обозна-чение						Размер-ность									Формула или обоснование														Расчёт				Значение
Площадь живого сечения над активной зоной																		-														10,951553-1,639695				9,311858				7,933065				6,869425
Скорость теплоносителя над активной зоной																																13882,72/(0,66689∙1000∙ ∙9,311858)				2,24				2,62				3,03
Гидравлический диаметр над активной зоной																																4∙9,311858/ /(3,1415926∙(0,185∙61+ +3734,16∙0,001))				0,78941				0,68358				0,60003
Абсолютная шероховатость материалов над активной зоной																		принимаем														—				0,05				0,05				0,05
Коэффициент, обратный относительной шероховатости кассеты			/						—									/														0,78941/(0,05∙0,001)				15788,2				13671,6				12000,6
Граница гидравлически гладких труб для кассеты									—									15 /														15∙15788,2				236823				205074				180009
Граница наступления квадратичного закона сопротивления для кассеты									—									560 /														560∙15788,2				8841392				7656096				6720336
Критерий Рейнольдса									—																							2,4∙0,78941/0,00000012367				14298362				14481924				14701147
Коэффициент трения кассеты по формуле Филоненко для круглой трубы									—																							((1,82∙lg14298362- -1,64)^(-2)				0,00772				0,0077				0,00769
Коэффициент сопротивления трения на опускном участке									—																							2∙lg(3,7∙0,78941)^-2				0,08803				0,09038				0,0926
Коэффициент сопротивления трения на опускном участке по формуле для всех турбулентных режимов для круглой трубы									—																							(0,11∙((15788,2+68/ /14298362)^0,25				0,00999				0,01033				0,01065
Рассчитываемая величина			Обозна-чение						Размер-ность									Формула или обоснование														Расчёт				Значение
Расчетный коэффициент сопротивления трения для круглой трубы									—									max( )														—				0,08803				0,09038				0,0926
Потери на трение над активной зоной									Па																							(0,08803∙(8,62592- -5,42201)/ 0,78941∙0,5∙ ∙0,66689∙1000∙2,24²)				598				907				1334
Суммарное сопротивление трения в реакторе									Па									+ +														5029+118576+598				124203				150841				179725
4.2 Местные сопротивления
4.2.1 Вход в реактор из входного патрубка
Отношение r/d₀			—						—									принимаем																		0,2				0,2				0,2
Отношение h_ОП/d_О,РАСЧ			K₅						—																							190∙0,001/0,8				0,238				0,25				0,263
Коэффициент местного сопротивления входного патрубка									—									[2], диаграмма II-7, б														—				0,594				0,62				0,654
Местное сопротивление									Па																							0,594∙739,75∙(9,33)²∙ ∙0,5				19125				19962				21057
4.2.2 Пространственный поворот на 180 градусов в нижней части реактора
Скорость теплоносителя в незатеснённой части активной зоны																																13882,72/(739,75∙ ∙(10951552,5720∙10^-6))				1,71				1,96				2,21
Параметр m				—					—																							2,461722/(10951552,5720∙∙0,000001)				0,225				0,255				0,287
Параметр m_расч				—					—									[3, стр. 52]														—				0,75				0,75				0,75
Отношение r/Dаз				—					—									Принимаем														—				0,05				0,05				0,05
Размер L₆ между днищем корпуса и днищем шахты																		Принимаем														—				100				100				100
Отношение (L₆/Dаз)_предв				K₆					—									(L₆/Dаз)_предв														100/3734,16				0,027				0,029				0,03
Отношение L₆/Dаз				K₆					—									[2, диаграмма 6-25]														—				0,1				0,1				0,1
Коэффициент местного сопротивления пространственного поворота									—									[2, диаграмма 6-25]														—				5,8				5,8				5,8
Рассчитываемая величина				Обозна-чение					Размер-ность									Формула или обоснование														Расчёт				Значение
Местное сопротивление									Па																							5,8∙739,75∙1,71²∙0,5				6273				8241				10478
4.2.3 Вход через опорную решетку
Гидравлический диаметр																																(4∙19574,6315/ /3,1415926)^0,5				157,87				157,87				157,87
Толщина решетки																		Принимаем														—				100				100				100
Отношение /			—						—									/														100/157,87				0,63				0,63				0,63
Отношение живых сечений входной решетки и незатесненной активной зоны			f_отн						—									/														5441747,5570/ /10951552,5720				0,497				0,497				0,497
Скорость теплоносителя в незатеснённой части активной зоны																																13882,72/(739,75∙ ∙(5441747,5570∙0,000001))				1,71				1,96				2,21
Коэффициент местного сопротивления входа через решетку									—									[2, диаграмма 8-3]														—				3,538				3,538				3,538
Местное сопротивление									Па																							3,538∙739,75∙(1,71)²∙0,5				3827				5027				6391

Рассчитываемая величина			Обозна-чение						Размер-ность									Формула или обоснование														Расчёт				Значение
4.2.4Сопротивление дистанционирующих решеток в кассете с максимальной тепловой нагрузкой
Расстояние между решетками																		Принимаем														—				300				300				300
Коэффициент			K₆						—									Принимаем														—				1,04				1,04				1,04
Длина твэла									мм																							1,04∙4107,58				4271,88				3993,92				3765,51
Число дистанционирующих решеток									шт									/														4271,88/300-1				13,2396				12,31306667				11,5517
Число дистанционирующих решеток (расчетное)									шт									Принимаем														—				13				12				12
Расстояние между решетками (расчетное)																																(4271,88/(13+1))				305				307				290
Относительное живое сечение одной дистанционирующей решетки									—									Принимаем														—				0,7				0,7				0,7
Коэффициент местного сопротивления входа через решетку									—									[2, диаграмма 8-1]														—				1,13				1,13				1,13
Местное сопротивление									Па																							1,13*13∙0,70706∙1000∙ ∙4,76²∙0,5				117669				141868				179551
4.2.5 Выход из активной зоны в пространство над активной зоной
Отношение живого сечения всех кассет в а.з. к живому сечению над активной зоной			f_отн						—									/														5441747,557/ /10951552,5720				0,58				0,6				0,62
Коэффициент местного сопротивления выхода из активной зоны									—									[2, диаграмма 4-1]														—				0,178				0,16				0,146
Местное сопротивление выхода из активной зоны									Па																							0,1780,666891000* 2,24^20,5				298				366				447
Рассчитываемая величина			Обозна-чение						Размер-ность									Формула или обоснование														Расчёт				Значение
4.2.6Выход теплоносителя из реактора в выходной патрубок через перфорированную корзину
Коэффициент местного сопротивления при повороте потока на 90°			ζ_90°						—									Принимаем														—				0,2				0,2				0,2
Отношение r/d₀			—						—									Принимаем														—				0,2				0,2				0,2
Отношение									—																							190*0,001/0,8				0,238				0,25				0,263
Коэффициент местного сопротивления выходного патрубка									—									[2, диаграмма 3-5]														—				0,137				0,12				0,112
Местное сопротивление									Па																							(0,2+0,137)666,8910,35^2*0,5				12037				11430				11144
Суммарные местные сопротивления в реакторе									Па									+ + + + +														19125+6273+3827+117669 +298+12037				159229				186894				229068
Полное гидравлическое сопротивление реактора									Па									+														159229+124203				283432				337735				408793
Полное гидравлическое сопротивление реактора									МПа									∙10^-6														(283432)*0,000001				0,283				0,338				0,409
Полное гидравлическое сопротивление реактора									кгс/см²									∙10,19716														0,283*10,19716				2,886				3,447				4,171
- нижняя граница (40% от )			—						кгс/см²									0,4														_0,4*₅				2				2				2
- верхняя граница (60% от )			—						кгс/см²									0,6														_0,₆_*₅				3				3				3
Общее гидравлическое сопротивление 1 контура (расчетное)									кгс/см²									—														Расчет для 3-его варианта _4,171/0,5				2,886				6,894				8,342

Дальнейшие расчеты ведутся для 3 варианта. Обоснование выбора варианта на стр. 74

Рассчитываемая величина

Обозна-чение

Размер-ность

Формула или обоснование

Расчёт

Значение

5 РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ ПО ВЫСОТЕ ОБОЛОЧКИ ТВЭЛА И БЛОКА ГОРЮЧЕГО

5.1 Расчет коэффициента теплоотдачи от наружной поверхности оболочки твэла к теплоносителю

Площадь сечения твэлов

20,25*3,1415926*9^2*271

17240,2751

Площадь внутреннего сечения кассеты

*(209,78-2*1,8)^2

36814,9065

Коэффициент

—

17240,2751/36814,9065

0,4683

Эффективный диаметр

2*0,4683/(1-00,4683)^2*(0,5*0,4683-1,5-

-ln0,4683/(1-0,4683))*9.35

4,99

КритерийРейнольдса

6.12*4,99*0,001/1,253*10^(-7)

243725

Коэффициент трения

(1,82*log(243725)-1,64)^(-2)

0,0150

Коэффициент

1+3,4*0,0150

1,0510

Коэффициент

11,7+1,8*(0,947)^(-0,33333)

13,5330

Коэффициент теплоотдачи

0,542/(4,99*0,001)*(0,125*0,0151*243725*

*0,972)/( 1,0510+13,5330*

*(0,125*0,0150)^0,5*(0,947^(0,66666)-1))

45632

Термическое сопротивление теплоотдачи

1/(28,27*0,001*45632)

0,000775

5.1.1 Расчет температуры наружной поверхности оболочки твэла по высоте

z=-0,5H_АЗ, м

Т_об^н_,(z)

^oC

T_т(z)+q_l(z)·R_α

Пример расчета для

z=-0,375H_АЗ, м

294,65+10,2043*0,000775*1000

294,48

z=-0,375H_АЗ, м

^oC

302,56

z=-0,25H_АЗ, м

^oC

311,61

z=-0,125H_АЗ, м

^oC

320,25

z=0, м

^oC

327,32

z=0,125H_АЗ, м

^oC

331,6

z=0,25H_АЗ, м

^oC

332,79

z=0,375H_АЗ, м

^oC

330,55

z=0,5H_АЗ, м

^oC

325,48

Рассчитываемая величина

Обозна-чение

Размер-ность

Формула или обоснование

Расчёт

Значение

Минимальная температура наружной поверхности оболочки твэла

Т_об^н_,_min

^oC

min(Т_об^н_,(z))

—

294,48

Максимальная температура наружной поверхности оболочки твэла

Т_об^н_,_max

^oC

max(Т_об^н_,(z))

—

332,79

Расчетная средняя температура на наружной поверхности оболочки твэла

Т_ср,об^н

^oC

(Т_об^н_,_min+Т_об^н_,_max )/2

(294,48+332,79)*0,5

313,64

Максимальная температура наружной поверхности оболочки твэла(проверка)

Т_об^н_,_max

^oC

293+((31)/2)+16,0096*1000*

*(0,000775)*((1+((((31)/(2*

*1000*16,0096*(0,000775))))^2)*

*(1/((sin(((3,14159265358979*

*(4107,58/1000))/(2*(4307,58

/1000))))^2))))^0,5)

328,39

Координата при Т_об^н_,_max

z(Т_об^н_,_max )

^мм

((((4107,58+2*10*10)/1000))/

/3,141592)*arctg((31/(2*

*sin ((3,14159265358979*

*4107,58/1000)/(2*(4107,58+

+2*10*10)/1000))*16,0096*

*1000*0,000775)))*1000

1230

Рассчитываемая величина

Обозна-чение

Размер-ность

Формула или обоснование

Расчёт

Значение

5.2 Температура внутренней поверхности оболочки твэла по высоте

5.2.1 Расчет температурного перепада по оболочке твэла в зависимости от координаты

Средний перепад температуры по толщине оболочки твэла

Т_об,ср_,_зад

^oC

Принимаем

—

Расчетнаясредняя температура в оболочке для определения коэффициента теплопроводности в оболочке твэла

Т_об,ср_,_расч

^oC

Т_ср,об^н +Т_{об,ср,зад}/2

313,64+18*0,5

322,64

Расчетная средняя температура для определения коэффициента теплопроводности в оболочке твэла

Т^вн_об

Т_об,ср_,_расч

322,64+273,15

596

Теплопроводность при средней температуре внутренней поверхности оболочки твэла

_ОБ

кВт/(м∙град)

[3], стр.58

—

18,46

Рассчитываемая величина

Обозна-чение

Размер-ность

Формула или обоснование

Расчёт

Значение

Термическое сопротивление теплопроводности оболочки

R_^об

(м∙град)/кВт

((ln(9/(9-2*0,68)))/(2*3,14159*18,46))*

*1000

1,412452

z=-0,5H_АЗ, м

Т_ОБ



^oC

q_l·R_λ^об

Пример расчета для:

z=-0,375H_АЗ, м

1,412452*10,2043

2,7

z=-0,375H_АЗ, м

^oC

14,41

z=-0,25H_АЗ, м

^oC

24,16

z=-0,125H_АЗ, м

^oC

30,59

z=0, м

^oC

32,84

z=0,125H_АЗ, м

^oC

30,59

z=0,25H_АЗ, м

^oC

24,16

z=0,375H_АЗ, м

^oC

14,41

z=0,5H_АЗ, м

^oC

2,7

Минимальный температурный перепад по толщине оболочки

∆Т_об,_min

^oC

min(∆Т_об(z))

—

2,7

Максимальный температурный перепад по толщине оболочки

∆Т_об,_max

^oC

max((∆Т_об(z))

—

32,84

Расчетный средний температурный перепад по толщине оболочки твэла

Т_ср,об

^oC

(∆Т_об,_min+∆Т_об,_max )/2

(2,7+32,84)*0,5

17,77

Разность между заданным и расчетным средним перепадом температур по толщине оболочки (должно быть <5^oC)



^oC

Т_{ср,об,зад}-Т_об,ср|

|18-17,77|

0,23

5.2.2 Расчет температуры внутренней поверхности оболочки твэла в зависимости от координаты

z=-0,5H_АЗ, м

Т_ОБ^ВН(z)

^oC

T_об^н(z)+Т_об(z)

Пример расчета для :

z=-0,375H_АЗ

297,18

z=-0,375H_АЗ, м

^oC

316,97

z=-0,25H_АЗ, м

^oC

335,77

Рассчитываемая величина

Обозна-чение

Размер-ность

Формула или обоснование

Расчёт

Значение

z=-0,125H_АЗ, м

^oC

302,56+14,41

350,84

z=0, м

^oC

360,16

z=0,125H_АЗ, м

^oC

362,19

z=0,25H_АЗ, м

^oC

356,95

z=0,375H_АЗ, м

^oC

344,96

z=0,5H_АЗ, м

^oC

328,18

Минимальная температура внутренней поверхности оболочки твэла

Т_об^вн_,_min

^oC

min(Т_об^вн_,(z))

—

297,18

Максимальная температура внутренней поверхности оболочки твэла

Т_об^вн_,_max

^oC

max(Т_об^вн_,(z))

—

362,19

Расчетная средняя температура на наружной поверхности

Т_ср,об^вн

^oC

(Т_об^вн_,_min+Т_об^вн_,_max )/2

(297,18+362,19)*0,5

329,69

Максимальная температура внутренней поверхности оболочки твэла(проверка)

Т_об^вн_,_max

^oC

332,79+(17,77)/2+16,0096*

*1,412452*(1+(17,77/2/16,0096/

/1,412452)^2/(sin(π*4107,58/2

/4307,58))^2)^0,5

365,98

Координата при Т_об^вн_,_max

z(Т_об^вн_max)

мм

((((4107,58+2*10*10)/1000))/

/3,141592)* arctg((31/(2*

*sin ((3,14159265358979*

*4107,58/1000)/(2*(4107,58+

+2*10*10)/1000))*

*16,0096*(1,412452+0,000775*1000)))*1000

572,69

Рассчитываемая величина

Обозна-чение

Размер-ность

Формула или обоснование

Расчёт

Значение

5.3 Температура наружной поверхности блока горючего по высоте

5.3.1 Расчет температурного перепада в газовом зазоре в зависимости от координаты

Средний перепад температуры по газовому зазору

∆Т_{заз,ср,зад}

^oC

Задаемся

—

110

Расчетная средняя температура для определения коэффициента теплопроводности в газовом зазоре

Т_ср,заз

^oC

T_об,^вн+∆Т_{заз.ср.зад}/2

329,69+110*0,5

384,69

Расчетная средняя температура для определения коэффициента теплопроводности в газовом зазоре

Т_ср,заз

—

384,69+273,15

658

Теплопроводность при T=658K

λ_ЗАЗ

Вт/(м*град)

[3], стр.58

—

0,2683

Термическое сопротивление теплопроводности в газовом зазоре

R^заз

м*град//кВт

ln((d_твэл-2δ_об)/d₁)/(2πλ_заз)

(ln((9-2*0,68)/7,53)/

/(2*3,1415*0,2683)*

*1000

8,602886

z=-0,5H_АЗ, м

∆Т_заз(z)

^oC

q_L(z)·R_λ^заз

Пример расчета для :

z=-0,375H_АЗ, м

1,412452*8,602886

16,43

z=-0,375H_АЗ, м

^oC

87,79

z=-0,25H_АЗ, м

^oC

147,13

z=-0,125H_АЗ, м

^oC

186,33

z=0, м

^oC

200,02

z=0,125H_АЗ, м

^oC

186,33

z=0,25H_АЗ, м

^oC

147,13

z=0,375H_АЗ, м

^oC

87,79

z=0,5H_АЗ, м

^oC

16,43

Рассчитываемая величина

Обозна-чение

Размер-ность

Формула или обоснование

Расчёт

Значение

Минимальная расчетный температурный перепад в газовом зазоре

∆Т_заз^min

^oC

Принимаем из расчета ∆Т_заз(z)

—

16,43

Максимальный расчетный температурный перепад в газовом зазоре

∆Т_заз_._max

^oC

Принимаем из расчета ∆Т_заз(z)

—

200,02

Средний расчетный перепад температур в газовом зазоре

∆Т_{заз,ср,пол}

^oC

ΔT_заз,^min(z)+ΔT_заз,^max(z))/2

(16,43+200,02)*0,5

108,23

Разность между заданным и расчетным средним перепадом температур в газовом зазоре (должно быть <5^oC)



^oC

|∆Т_{заз,ср,пол}- ∆Т_{заз,ср,зад}|

|110-108,23|

1,77

5.3.2 Расчет температуры наружной поверхности блока горючего в зависимости от координаты

z=-0,5H_АЗ, м

Т_гор^нар(z)

^oC

Т_ОБ^ВН(z)+∆Т_заз(z)

Пример расчета для :

z=-0,375H_АЗ, м

316,97+87,79

313,61

z=-0,375H_АЗ, м

^oC

404,76

z=-0,25H_АЗ, м

^oC

482,9

z=-0,125H_АЗ, м

^oC

537,17

z=0, м

^oC

560,18

z=0,125H_АЗ, м

^oC

548,52

z=0,25H_АЗ, м

^oC

504,08

z=0,375H_АЗ, м

^oC

432,75

z=0,5H_АЗ, м

^oC

344,61

Минимальная температура наружной поверхности блока горючего

Т_гор^нар_,_min

^oC

min(Т_об^вн_,(z))

—

313,61

Максимальная температура наружной поверхности блока горючего

Т_гор^нар_,_max

^oC

max(Т_об^вн_,(z))

—

560,18

Рассчитываемая величина

Обозна-чение

Размер-ность

Формула или обоснование

Расчёт

Значение

Расчетная средняя температура на наружной поверхности блока горючего

Т_ср,гор^нар

^oC

(Т_гор^нар_,_min+ Т_гор^нар_,_max )/2

(313,61+560,18)*0,5

436,9

Максимальная температура на наружной поверхности блока горючего(проверка)

Т_гор^нар_,_max

^oC

362,19+(108,23)/2+16,0096*

*8,602886*(1+(108,23/2/16,0096/

/8,602886)^2/(sin(π*4107,58/2

/4307,58))^2)^0,5

564,34

Координата при Т_об^вн_,_max

z(Т_гор^нар_max )

мм

((((4107,58+2*10*10)/1000))/

/3,141592)* arctg((31/(2*

*sin ((3,14159265358979*

*4107,58/1000)/(2*(4107,58+

+2*10*10)/1000))*16,0096*

*(8,602886+1,412452+ +0,000775*1000)))*1000

123,02

5.4 Температура на оси блока горючего по высоте

5.4.1 Расчет температурного перепада по блоку горючего в зависимости от координаты

Средний перепад температуры по блоку горючего

Т_ср.гор_,_зад

^oC

Принимаем

—

245

Расчетная средняя температура для определения коэффициента теплопроводности в блоке горючего

Т_об,ср_,_расч

^oC

Т_ср,гор^нар+Т_{ср.гор,зад}/2

436,9+245*0,5

559,4

Рассчитываемая величина

Обозна-чение

Размер-ность

Формула или обоснование

Расчёт

Значение

Расчетная средняя температура для определения коэффициента теплопроводности в блоке горючего

Т_гор,ср_,_расч

—

559,4+273,15

833

Теплопроводность при средней температуре в блоке горючего

_гор

кВт/(м∙град)

[3], стр.58

—

4,06

Термическое сопротивление теплопроводности блока горючего

R_^гор

(м∙град)/кВт

1/(4∙π∙λгор)∙10^3

(1/(4*3,14159265358979*

*4,06)*1000)

19,600362

z=-0,5H_АЗ, м

Т_гор (z)

^oC

q_l(z)·R_^гор

Пример расчета для :

z=-0,375H_АЗ, м

1,412452*19,600362

37,43

z=-0,375H_АЗ, м

^oC

200,01

z=-0,25H_АЗ, м

^oC

335,21

z=-0,125H_АЗ, м

^oC

424,51

z=0, м

^oC

455,71

z=0,125H_АЗ, м

^oC

424,51

z=0,25H_АЗ, м

^oC

335,21

z=0,375H_АЗ, м

^oC

200,01

z=0,5H_АЗ, м

^oC

37,43

Минимальный температурный перепад вблоке горючего

∆Т_гор,_min

^oC

min(Т_гор (z))

—

37,43

Максимальный температурный перепад в блоке горючего

∆Т_гор,_max

^oC

max(Т_гор (z))

—

455,71

Расчетный средний температурный перепад в блоке горючего

Т_ср,гор

^oC

(∆Т_гор,_min+∆Т_гор,_max )/2

(37,43+455,71)*0,5

246,57

Рассчитываемая величина

Обозна-чение

Размер-ность

Формула или обоснование

Расчёт

Значение

Разность между заданным и расчетным средним перепадом температур в блоке горючего(должно быть <5^oC)



^oC

Т_{ср,гор,зад}-Т_гор,ср|

|245-246,57|

1,57

5.4.2 Изменение температуры на оси блока горючего

z=-0,5H_АЗ, м

Т_гор(z)

^oC

T_гор^нар(z)+Т_гор(z)

Пример расчета для :

z=-0,375H_АЗ, м

404,76+200,01

351,04

z=-0,375H_АЗ, м

^oC

604,77

z=-0,25H_АЗ, м

^oC

818,11

z=-0,125H_АЗ, м

^oC

961,68

z=0, м

^oC

1015,89

z=0,125H_АЗ, м

^oC

973,03

z=0,25H_АЗ, м

^oC

839,29

z=0,375H_АЗ, м

^oC

632,76

z=0,5H_АЗ, м

^oC

382,04

Минимальная температура на оси блока горючего

Т_гор,_min

^oC

min(Т_гор,(z))

—

351,04

Максимальная температура на оси блока горючего

Т_гор,_max

^oC

max(Т_гор,(z))

—

1015,89

Расчетная средняя температура на оси блока горючего

Т_ср,гор

^oC

(Т_гор,_min+Т_гор,_max )/2

(351,04+1015,89)*0,5

683,47

Максимальная температура на оси блока горючего(проверка)

Т_гор,_max

^oC

560,18+(246,57)/2+16,0096*

*19,600362*(1+(246,57/2/

16,0096//19,600362)^2/(sin(π*

*4107,58/2/4307,58))^2)^0,5

1020,73

Координата при Т_об^вн_,_max

z(Т_гор._max )

мм

((((4107,58+2*10*10)/1000))/

/3,141592)* arctg((31/(2*

*sin ((3,14159265358979*

*4107,58/1000)/(2*(4107,58+

+2*10*10)/1000))*16,0096*

*(19,600362+8,602886+1,412452+

+0,000775*1000)))*1000

43,78

Рассчитываемая величина		Обозначение	Размер-ность		Формула или обоснование			Расчёт	Значение
6 РАСЧЕТ РЕАКТОРА НА ПОНИЖЕННУЮ НАГРУЗКУ
6.1 ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ТЕПЛОНОСИТЕЛЯ
6.1.1 Определение параметров теплоносителя на пониженной нагрузке при заданной программе регулирования
Пониженная мощность реактора			МВт					2500·75·0,01	1875
Средняя температура теплоносителя в I контуре					T_ср- [15]·(1-Q_p,п/Q_p)			(293+324)0,5-15(1-75*0,01)	304,75
Подогрев теплоносителя в I контуре								—	31
Температура теплоносителя на входе в ЯР								304,75-0,5*31	289,25
Температура теплоносителя на выходе в ЯР								304,75+0,5*31	320,25
6.1.2 Определение теплофизических характеристик
Энтальпия теплоносителя при P_I и					[1], табл. XXIV			—	326,11
Энтальпия теплоносителя приP_I и					4,1868∙			4,1868∙326,11	1365,36
Энтальпия теплоносителя приP_I и					[1], табл. XXIV			—	305,93
Энтальпия теплоносителя приP_I и					4,1868∙			4,1868∙305,93	1280,87
Энтальпия теплоносителя приP_I и					[1], табл. XXIV			—	347,89
Энтальпия теплоносителя при P_I и					4,1868∙			4,1868∙347,89	1456,55
Приращение энтальпии теплоносителя					–			1456,55-1280,87	175,68
Удельный объем теплоносителя приP_I и					[1], табл. XXIV			—	0,0013981
Плотность теплоносителя приP_I и					1/			1/0,0013981	0,71526
Приращение энтальпии теплоносителя в кассете с максимальной тепловой нагрузкой								—	175,68
Энтальпия теплоносителя на выходе из кассеты с максимальной тепловой нагрузкой					+			1280,87+175,68	1456,55
Энтальпия теплоносителя на выходе из кассеты с максимальной тепловой нагрузкой								1456,55/4,1868	347,89
Температура теплоносителя на выходе из кассеты с максимальной тепловой нагрузкой								Рассчитана ранее	320,25
Средняя температура теплоносителя в кассете с максимальной тепловой нагрузкой								(289,25+320,25)*0,5	304,75
Удельный объем теплоносителя приP_I и					[1], табл. XXIV			—	0,0013981
Плотность теплоносителя приP_I и					1/			1/0,0013981	0,71526
Коэффициент динамической вязкости теплоносителя приP_I и					[1], табл. V			—	9,176
Коэффициент кинематической вязкости теплоносителя приP_I и								9,819,1760,0013981*10^(-6)	1,2585E-07
Коэффициент динамической вязкости теплоносителя приP_I и								—	9,176
Коэффициент кинематической вязкости теплоносителя приP_I и								—	1,2585E-07
Критерий Прандтля для теплоносителя в кассете с максимальной тепловой нагрузкой			—		[1], табл. VII			—	0,926
Коэффициент теплопроводности для теплоносителя в кассете с максимальной тепловой нагрузкой					[1], табл. VI			—	47,233
Коэффициент теплопроводности для теплоносителя в кассете с максимальной тепловой нагрузкой					∙1,163			1,1630,0147,233	0,549
6.1.3 Расходные и тепловые характеристики активной зоны и кассет
Расход теплоносителя через реактор (по уравнению теплового баланса)								1875*1000/175,68	10672,81
Средний расход теплоносителя через кассету								(1-30,01) 10672,81/216	47,93
Расход теплоносителя через кассету с максимальной тепловой нагрузкой								1,36*47,93	65,18
Средняя скорость теплоносителя через кассету со средней тепловой нагрузкой								(1-30,01) 10672,81/ /(0,7152619574,6315216*1000	3,42
Средняя скорость теплоносителя через кассету со средней тепловой нагрузкой (проверка)								((1-30,01)18751000)/ /(0,715260,0014228120,4040 *175,68)	3,42
Средняя скорость теплоносителя через кассету с максимальной тепловой нагрузкой								3,420,71526/0,715261,36	4,65
Средняя скорость теплоносителя через кассету с максимальной тепловой нагрузкой (проверка)								(65,18/(0,715261000 19574,63150,000001))	4,66
Удельный тепловой поток на единицу длины твэла для ТВС со средней тепловой нагрузкой								(1-3/100)18751000/(3620,68* 0,001216*271)	8,5814
Удельный тепловой поток на единицу площади твэла для ТВС со средней тепловой нагрузкой								8,5814/3,14159290,001	303,5049
Удельный тепловой поток на единицу объема твэла для ТВС со средней тепловой нагрузкой								4303,5049/(90,001)	134891,0667
Удельный тепловой поток на единицу длины твэла для ТВС с максимальной тепловой нагрузкой								8,5814*2,032	17,4374
Удельный тепловой поток на единицу площади твэла для ТВС с максимальной тепловой нагрузкой								303,5049*2,032	616,722
Удельный тепловой поток на единицу объема твэла для ТВС с максимальной тепловой нагрузкой								134891,0667*2,032	274098,6475

6.2 Тепловые потоки, температура теплоносителя и запас до кризиса теплообмена в зависимости от координаты
6.2.1 Изменение по высоте линейного теплового потока для кассеты с максимальной тепловой нагрузкой
Линейный тепловой поток для кассеты с максимальной тепловой нагрузкой при:
Координате z = -H/2,м				кВт/м			Пример расчета для z = -3H/8,м (17,4374cos(-3,141592653589790,3753620,680,1/(3620,680,1+210)))			1,4322
Координате z = -3H/8,м				кВт/м						7,6532
Координате z = -H/4,м				кВт/м						12,8265
Координате z = -H/8,м				кВт/м						16,2438
Координате z = 0,м				кВт/м						17,4374
Координате z = H/8,м				кВт/м						16,2438
Координате z = H/4,м				кВт/м						12,8265
Координате z = 3H/8,м				кВт/м						7,6532
Координате z = H/2,м				кВт/м						1,4322
6.2.2 Изменение по высоте плотности теплового потока для кассеты с максимальной тепловой нагрузкой [q_s (z)]
Плотность теплового потока для кассеты с максимальной тепловой нагрузкой при:
Координате z = -H/2,м	q_s(z)			кВт/м²		q_L(z)/P_т^твэл	Пример расчета для z = -3H/8,м (7,6532/(28,27*0,001))			50,6615
Координате z = -3H/8,м	q_s(z)			кВт/м²						270,7181
Координате z = -H/4,м	q_s(z)			кВт/м²						453,7142
Координате z = -H/8,м	q_s(z)			кВт/м²						574,595
Координате z = 0,м	q_s(z)			кВт/м²						616,8164
Координате z = H/8,м	q_s(z)			кВт/м²						574,595
Координате z = H/4,м	q_s(z)			кВт/м²						453,7142
Координате z = 3H/8,м	q_s(z)			кВт/м²						270,7181
Координате z = H/2,м	q_s(z)			кВт/м²						50,6615
6.2.3 Распределение энерговыделения по высоте кассеты с максимальной тепловой нагрузкой [I^max(z)]
Энерговыделения по высоте кассеты с максимальной тепловой нагрузкой при:
Координате z = -H/2,м	I^max(z)			кДж/кг			Пример расчета для z = -3H/8,м (1280.87+0,5175.68(1+ +sin(-3,14159260,3753620,680,1/ /(3620,680,1+210))/sin(3,1415926 0,53620,680,1/ /(3620,680,1+2*10))))			1280,87
				ккал/кг						305,93
Координате z = -3H/8,м	I^max(z)			кДж/кг						1289,51
Координате z = -3H/8,м	I^max(z)			ккал/кг						307,99
Координате z = -H/4,м	I^max(z)			кДж/кг						1309
Координате z = -H/4,м	I^max(z)			ккал/кг						312,65
Координате z = -H/8,м	I^max(z)			кДж/кг						1336,66
Координате z = -H/8,м	I^max(z)			ккал/кг						319,26
Координате z = 0,м	I^max(z)			кДж/кг						1368,71
Координате z = 0,м	I^max(z)			ккал/кг						326,91
Координате z = H/8,м	I^max(z)			кДж/кг						1400,76
Координате z = H/8,м	I^max(z)			ккал/кг						334,57
Координате z = H/4,м	I^max(z)			кДж/кг						1428,42
Координате z = H/4,м	I^max(z)			ккал/кг						341,17
Координате z = 3H/8,м	I^max(z)			кДж/кг						1447,91
Координате z = 3H/8,м	I^max(z)			ккал/кг						345,83
Координате z = H/2,м	I^max(z)			кДж/кг						1456,55
Координате z = H/2,м	I^max(z)			ккал/кг						347,89
6.2.4 Изменение по высоте температуры теплоносителя в кассете с максимальной тепловой нагрузкой [Т_Т(Z)]
Определяются по [1], табл. XXIV при давлении P_I и соответствующих энтальпиях I(z)]
Температуры теплоносителя в кассете с максимальной тепловой нагрузкой при:
Координате z = -H/2,м	Т_Т(Z)			^oC		по таблицам [1]	—			289,25
Координате z = -3H/8,м	Т_Т(Z)			^oC		по таблицам [1]				290,88
Координате z = -H/4,м	Т_Т(Z)			^oC		по таблицам [1]				294,5
Координате z = -H/8,м	Т_Т(Z)			^oC		по таблицам [1]				299,64
Координате z = 0,м	Т_Т(Z)			^oC		по таблицам [1]				305,35
Координате z = H/8,м	Т_Т(Z)			^oC		по таблицам [1]				310,97
Координате z = H/4,м	Т_Т(Z)			^oC		по таблицам [1]				315,58
Координате z = 3H/8,м	Т_Т(Z)			^oC		по таблицам [1]				318,84
Координате z = H/2,м	Т_Т(Z)			^oC		по таблицам [1]				320,25
6.2.5 Критическая тепловая нагрузка [q_кр(z)] в кассете с максимальной тепловой нагрузкой
Критическая тепловая нагрузка в кассете с максимальной тепловой нагрузкойпри:
Координате z = -H/2,м	q_КР(Z)			кВт/м²			Пример расчета для z = -3H/8,м 1,1630,001590(4,650,71526* 3600)^0,5((0,010240-0,001663)/ /0,010240)^1,8*(342,66-290,88)^0,33			6413,8779
Координате z = -3H/8,м	q_КР(Z)			кВт/м²						6348,6109
Координате z = -H/4,м	q_КР(Z)			кВт/м²						6198,5738
Координате z = -H/8,м	q_КР(Z)			кВт/м²						5971,9543
Координате z = 0,м	q_КР(Z)			кВт/м²						5697,8049
Координате z = H/8,м	q_КР(Z)			кВт/м²						5398,9534
Координате z = H/4,м	q_КР(Z)			кВт/м²						5126,0082
Координате z = 3H/8,м	q_КР(Z)			кВт/м²						4913,5572
Координате z = H/2,м	q_КР(Z)			кВт/м²						4815,6072
6.2.6 Коэффициент запаса до кризиса теплообмена [n_зап(z)]
Коэффициент запаса до кризиса теплообмена при:
Координате z = -H/2,м	n_зап(z)			—			Пример расчета для z = -3H/8,м 6348,6109/270,7181			126,6
Координате z = -3H/8,м	n_зап(z)			—						23,5
Координате z = -H/4,м	n_зап(z)			—						13,7
Координате z = -H/8,м	n_зап(z)			—						10,4
Координате z = 0,м	n_зап(z)			—						9,24
Координате z = H/8,м	n_зап(z)			—						9,40
Координате z = H/4,м	n_зап(z)			—						11,3
Координате z = 3H/8,м	n_зап(z)			—						18,2
Координате z = H/2,м	n_зап(z)			—						95,1

Рассчитываемая величина

Обозна-чение

Размер-ность

Формула или обоснование

Расчёт

Значение

6.3 РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ ПО ВЫСОТЕ ОБОЛОЧКИ ТВЭЛА И БЛОКА ГОРЮЧЕГО НА ПОНИЖЕННОЙ НАГРУЗКЕ

6.3.1 Расчет коэффициента теплоотдачи от наружной поверхности оболочки твэла к теплоносителю

Площадь сечения твэлов

Расчитана ранее

_—

36814,9065

Площадь внутреннего сечения кассеты

Расчитана ранее

—

17240,2751

Коэффициент

—

Расчитана ранее

—

0,4683

Эффективный диаметр

Расчитана ранее

—

4,99

КритерийРейнольдса

—

4,65*4,99*0,001/1,2585*10^(-7)

184374

Коэффициент трения

—

(1,82*log184374-1,64)^(-2)

0,0158

Коэффициент

—

1+3,4*0,0158

1,0537

Коэффициент

—

(11,7+1,8*(0,926)^(-0,33333))

13,5467

Коэффициент теплоотдачи

(0,546/(4,99*0,001)*(0,125*0,0158*184374*0,926)/(1,0537+13,5467*(0,125*0,0158)^

^0,5*(0,926^0,66667-1)))

36242

Термическое сопротивление теплоотдачи

1/(28,27*0,001*36242)

0,000976

6.3.2 Расчет температуры наружной поверхности оболочки твэла по высоте

Температуры наружной поверхности оболочки твэла при:

Координате z = -H/2,м

Т_об^н_,(z)

^oC

T_т(z)+q_l(z)·R_α

Пример расчета для z = -3H/8,м

290,88 +7,6532*0,000976*1000

290,65

Координате z = -3H/8,м

^oC

298,35

Координате z = -H/4,м

^oC

307,02

Координате z = -H/8,м

^oC

315,49

Координате z = 0,м

^oC

322,37

Координате z = H/8,м

^oC

326,82

Координате z = H/4,м

^oC

328,1

Координате z = 3H/8,м

^oC

326,31

Координате z = H/2,м

^oC

321,65

Рассчитываемая величина

Обозна-чение

Размер-ность

Формула или обоснование

Расчёт

Значение

6.3.2.1 Проверка на пристенное кипение

Координате z = -H/2,м

Т_об^н_,(z)

—

290,65<342,66

нет

Координате z = -3H/8,м

298,35<342,66

нет

Координате z = -H/4,м

307,02<342,66

нет

Координате z = -H/8,м

315,49<342,66

нет

Координате z = 0,м

322,37<342,66

нет

Координате z = H/8,м

326,82<342,66

нет

Координате z = H/4,м

328,1<342,66

нет

Координате z = 3H/8,м

326,31<342,66

нет

Координате z = H/2,м

321,65<342,66

нет

Минимальная температура наружной поверхности оболочки твэла

Т_об^н_,_min

^oC

min(Т_об^н_,(z))

—

290,65

Максимальная температура наружной поверхности оболочки твэла

Т_об^н_,_max

^oC

max(Т_об^н_,(z))

—

328,1

Расчетная средняя температура на наружной поверхности

Т_ср,об^н

^oC

(Т_об^н_,_min+ Т_об^н_,_max )/2

(290,65+328,1)*0,5

309,38

6.3.3 Расчет температурного перепада по оболочке твэла в зависимости от координаты

Средний перепад температуры по толщине оболочки твэла

∆Т_об,ср_,_зад

^oC

Принимаем

—

Расчетная средняя температура в оболочке для определения коэффициента теплопроводности в оболочке твэла

Т_об,ср_,_расч

^oC

Т_ср,об^н +∆Т_{об,ср,зад}/2

309,38+10*0,5

314,38

Рассчитываемая величина

Обозна-чение

Размер-ность

Формула или обоснование

Расчёт

Значение

Расчетная средняя температура для определения коэффициента теплопроводности в оболочке твэла

Т_об,ср_,_расч

Т_об,ср_,_расч+273,15

314,64+273,15

588

Теплопроводность при средней температуре внутренней поверхности оболочки твэла

λ_ОБ

кВт/(м∙

град)

[3], стр.58

—

18,38

Термическое сопротивление теплопроводности оболочкитвэла	R_λ^об	(м∙град)/кВт		(ln(9/(9-20,68))/ (23,1415926518,38)1000)	1,4186
Координате z = -H/2,м	∆Т_об(z)	^oC	q_L(z)·R_λ^об	Пример расчета для z = -3H/8,м 7,6532 *1,4186	2,03
Координате z = -3H/8,м		^oC			10,86
Координате z = -H/4,м		^oC			18,2
Координате z = -H/8,м		^oC			23,04
Координате z = 0,м		^oC			24,74
Координате z = H/8,м		^oC			23,04
Координате z = H/4,м		^oC			18,2
Координате z = 3H/8,м		^oC			10,86
Координате z = H/2,м		^oC			2,03
Минимальный температурный перепад по толщине оболочки твэла	∆Т_об,_min	^oC	min(Т_об,(z))	—	2,03
Максимальный температурный перепад по толщине оболочки твэла	∆Т_об,_max	^oC	max(Т_об,(z))	—	24,74
Расчетный средний температурный перепад по толщине оболочки твэла	∆Т_ср,об	^oC	(∆Т_об,_min+∆Т_об,_max )/2	(2,03+24,74)*0,5	13,39

Рассчитываемая величина	Обозна-чение	Размер-ность	Формула или обоснование	Расчёт		Значение
Разность заданного и расчетного перепада температурпо толщине оболочки твэла(должно быть <5^oC)	∆	^oC	\|∆Т_{ср,об,зад}-∆Т_об,ср\|	\|10-13,39\|		3,39

6.3.4 Расчет температуры внутренней поверхности оболочки твэла в зависимости от координаты

Температура внутренней поверхности оболочкитвэла при:

Координате z = -H/2,м

Т_об^вн(z)

^oC

T_об^н(z)+∆Т_об(z)

Пример расчета для z = -3H/8,м

298,35+10,86

292,68

Координате z = -3H/8,м

^oC

309,21

Координате z = -H/4,м

^oC

325,22

Координате z = -H/8,м

^oC

338,53

Координате z = 0,м

^oC

347,11

Координате z = H/8,м

^oC

349,86

Координате z = H/4,м

^oC

346,3

Координате z = 3H/8,м

^oC

337,17

Координате z = H/2,м

^oC

323,68

Минимальная температура внутренней поверхности оболочки твэла

Т_об^вн_,_min

^oC

min(Т_об^вн_,(z))

——

292,68

Максимальная температура внутренней поверхности оболочки твэла

Т_об^вн_,_max

^oC

max(Т_об^вн_,(z))

—

349,86

Расчетная средняя температура на внутренней поверхности

Т_ср,об^вн

^oC

(Т_об^вн_,_min+ Т_об^вн_,_max )/2

(292,68+349,86)*0,5

321,27

Рассчитываемая величина

Обозна-чение

Размер-ность

Формула или обоснование

Расчёт

Значение

6.3.5 Расчет температурного перепада в газовом зазоре в зависимости от координаты

Принятый перепад температуры по газовому зазору

∆Т_{ЗАЗ,СР,ЗАД}

^oC

принимаем

—

Расчетная средняя температура для определения коэффициента теплопроводности в газовом зазоре

Т_ср,заз

^oC

T_об,^вн+∆Т_{ЗАЗ,СР,ЗАД}/2

321,27+85/2

363,77

Расчетная средняя температура для определения коэффициента теплопроводности в газовом зазоре

Т_ср,заз

Т_СР,ГОР+273,15

363,77+273,15

637

Теплопроводность при средней Т=637 К

λ_ЗАЗ

Вт/

/(м·град)

По таблицам [3]

0,2619

Термическое сопротивление теплопроводности в газовом зазоре

R_λ^ЗАЗ

(м·град)//кВт

ln((d_твэл-2δ_об)/d₁)/

/(2πλ_ЗАЗ)

(ln((9-2*0,68)/7,53)/

/(2*3,1415926*

*0,2619)*1000)

8,813113

z=-0,5H_АЗ, м

∆Т_заз(z)

^oC

q_L(z)·R_λ^заз

Пример расчета для z=-0,375H_АЗ

7,6532*8,813113

12,62

z=-0,375H_АЗ, м

67,45

z=-0,25H_АЗ, м

113,04

z=-0,125H_АЗ, м

143,16

z=0, м

153,68

z=0,125H_АЗ, м

143,16

Рассчитываемая величина

Обозна-чение

Размер-ность

Формула или обоснование

Расчёт

Значение

z=0,25H_АЗ, м

113,04

z=0,375H_АЗ, м

67,45

z=0,5H_АЗ, м

12,62

Минимальная расчетный температурный перепад в газовом зазоре

∆Т_ЗАЗ^min

^oC

min(∆Т_ЗАЗ(z))

—

12,62

Максимальный расчетный температурный перепад в газовом зазоре

∆Т_ЗАЗ^max

^oC

max(∆Т_ЗАЗ(z))

—

153,68

Средний расчетный перепад температур в газовом зазоре (по минимальному и максимальному значениям перепадов)

∆Т_{ЗАЗ,СР,РАСЧ}

^oC

(ΔT_заз,^min)+ΔT_заз,^max)/2

(12,62+153,68)/2

83,15

Разность между заданным и расчетным средним перепадом температур в газовом зазоре(должно быть <5^oC)

∆

^oC

|∆Т_{заз,ср,зад}-∆Т_{заз,ср,расч}|

|83,15-85|

1,85

6.3.6 Расчет температуры наружной поверхности блока горючего в зависимости от координаты

Температура наружной поверхности блока горючего при:

Координате z = -H/2,м

Т_гор^нар(z)

^oC

Т_об^вн(z)+∆Т_заз(z)

Пример расчета для

z = -3H/8,м

309,21+67,45

305,3

Координате z = -3H/8,м

376,66

Координате z = -H/4,м

438,26

Координате z = -H/8,м

481,69

Координате z = 0,м

500,79

Координате z = H/8,м

493,02

Координате z = H/4,м

459,34

Координате z = 3H/8,м

404,62

Координате z = H/2,м

336,3

Рассчитываемая величина

Обозна-чение

Размер-ность

Формула или обоснование

Расчёт

Значение

Минимальная температура наружной поверхности блока горючего

Т_гор^нар_,_min

^oC

min(Т_гор^нар_,(z))

—

305,3

Максимальная температура наружной поверхности блока горючего

Т_об^нар_,_max

^oC

max(Т_гор^нар_,(z))

—

500,79

Расчетная средняя температура на наружной поверхности блока горючего

Т_ср,гор^нар

^oC

( Т_об^нар_,_max +Т_гор^нар_,_min)/2

(305,3+500,79)*0,5

403,05

6.3.7 Расчет температурного перепада по блоку горючего в зависимости от координаты

Средний перепад температуры по блоку горючего

∆Т_{гор,ср,зад}

^oC

Принимаем

—

175

Рассчитываемая величина

Обозна-чение

Размер-ность

Формула или обоснование

Расчёт

Значение

Расчетная средняя температура в блоке горючего для определения коэффициента теплопроводности

Т_гор,ср_,_расч

^oC

Т_ср,гор^нар +∆Т_{гор,ср,зад}/2

403,05+175*0,5

490,55

Расчетная средняя температура по блоку горючего

Т_гор

Т_гор,ср_,_расч+273,15

490,55+273,15

764

Теплопроводность при средней температуре блока горючего

λ_гор

кВт/(м∙град)

[3], стр.58

—

4,3

Термическое сопротивление блока горючего

R_λ^гор

(м∙град)/кВт

1/(4*3,141592*4,3)*1000

18,506389

Температурный перепад по блоку горючего при:

Координате z = -H/2,м

∆Т_гор(z)

^oC

q_l(z)·R_λ^гор

Пример расчета для

z = -3H/8,м

7,6532*18,506389

26,5

Координате z = -3H/8,м

141,63

Координате z = -H/4,м

237,37

Координате z = -H/8,м

300,61

Координате z = 0,м

322,7

Координате z = H/8,м

300,61

Координате z = H/4,м

237,37

Координате z = 3H/8,м

141,63

Координате z = H/2,м

26,5

Минимальный температурный перепад по блоку горючего

∆Т_гор,_min

^oC

min(Т_гор,(z))

—

26,5

Максимальный температурный перепад по блоку горючего

∆Т_гор,_max

^oC

max(Т_гор,(z))

—

322,7

Рассчитываемая величина

Обозна-чение

Размер-ность

Формула или обоснование

Расчёт

Значение

Расчетный средний температурный перепад по блоку горючего

∆Т_ср,гор

^oC

(∆Т_гор,_min+∆Т_гор,_max )/2

(26,5+322,7)*0,5

174,6

Разность между заданным и расчетным средним перепадом температур по блоку горючего (должно быть <5^oC)

∆

^oC

|∆Т_{ср,гор,зад}-∆Т_{ср
гор}|

|174,6-175|

0,4

6.3.8 Изменение температуры на оси блока горючего в зависимости от координаты
Температура на оси блока горючего при:
Координате z = -H/2,м	Т_гор	^oC	Т_гор^нар+∆Т_гор	Пример расчета для z = -3H/8,м 376,66 +141,63	331,8
Координате z = -3H/8,м					518,29
Координате z = -H/4,м					675,63
Координате z = -H/8,м					782,3
Координате z = 0,м					823,49
Координате z = H/8,м					793,63
Координате z = H/4,м					696,71
Координате z = 3H/8,м					546,25
Координате z = H/2,м					362,8
Минимальная температура на оси блока горючего	Т_гор,_min	^oC	min(Т_гор,(z))	—	331,8
Максимальная температура на оси блока горючего	Т_гор,_max	^oC	max(Т_гор,(z))	—	823,49
Расчетная средняя температура на оси блока горючего	Т_ср,гор	^oC	( Т_гор,_max+Т_гор,_min)/2	(331,8+823,49)*0,5	577,65

Величина		Обозна-чение		Размер- ность		Формула, обоснование	Расчет		Результат
7ОЦЕНКА ЗАТРАТ МОЩНОСТИ НА ПРОКАЧКУ ТЕПЛОНОСИТЕЛЯ ПО I КОНТУРУ
Гидравлическое сопротивление I контура		Δр_I		Па		Δр_I·0,098066·10⁶	8,342·0,098066·10⁶		818 071
Мощность на прокачку теплоносителя (для всех насосов)		N_ц							15 352 551
КПД ГЦН				—		Принимаем		0,7
Мощность с учетом КПД электродвигателя		N_ц^элдв					15 352 551/ 0,7		21 932 216
Количество насосов		n		шт		Принимаем		4
Мощность одного насоса		N_ц^нас				N_ц^элдв/ n	21 932 216/ 4		5 483 054
8РАСЧЕТ ГИДРАВЛИЧЕСКОГО ПРОФИЛИРОВАНИЯ АКТИВНОЙ ЗОНЫ
Мощность кассеты с максимальной тепловой нагрузкой		Q_к^max		МВт		0,97∙Q^ном_р∙k_r/n_k	0,97∙2500∙1,36/216		15,27
Эффективная добавка		Δ_R		см		Задана	—		10
Радиус активной зоны		R_аз		мм		D_аз/2	3291,53/2		1645,765
Радиус активной зоны с учетом эффективной добавки		R'		мм		R_аз+ Δ_R	1645,765+10*10		1745,765
8.1 Распределение тепловой нагрузки по высоте твэла (пример расчета для координаты 0,25R_аз)
r=0	0 мм		Qк(r)		МВт					15,27
r=0,125 R_аз	206 мм									15
r=0,25 R_аз	411 мм									14,19
r=0,375 R_аз	617 мм									12,9
r=0, 5 R_аз	823 мм									11,19
r=0,625 R_аз	1029 мм									9,15
r=0,75 R_аз	1234 мм									6,88
r=0,875 R_аз	1440 мм									4,51
r=R_аз	1646 мм									2,16
Минимальная тепловая нагрузка		Q_к^mⁱⁿ		МВт		—	—		2,16
Максимальная тепловая нагрузка		Q_к^max		МВт		—	—		15,27
Суммарное приращение тепловыделения в кассетах		ΔQ_к		МВт		Q_к^max- Q_к^mⁱⁿ	15,27-2,16		13,11
"Высота" расчетных областей		ΔQ_к/3		МВт		—	13,11/3		4,37
Средняя величина тепловыделения в I области		Q_{к, I}^ср		МВт		Определяем графически, рис. 24	—		13,65
Средняя величина тепловыделения во II области		Q_{к, II}^ср		МВт		Определяем графически, рис. 24	—		8,65
Средняя величина тепловыделения в III области		Q_{к, III}^ср		МВт		Определяем графически, рис. 24	—		4,33
Расход теплоносителя через центральную кассету		G_{т, 1}		кг/с		0,97∙ G_р∙k_G/n_k	0,97∙ 13882,72∙1,36 /216		84,79
Расход теплоносителя через кассеты из I-ой области		G_{т, ш1}		кг/с		G_{т, 1∙}Q_{к, I}^ср/ Q_к^max	84,79∙13,65/ 15,27		75,79
Расход теплоносителя через кассеты из II-ой области		G_{т, ш2}		кг/с		G_{т, 1∙}Q_{к, II}^ср / Q_к^max	84,79∙ 8,65/ 15,27		48,03
Расход теплоносителя через кассеты из III-ей области		G_{т, ш3}		кг/с		G_{т, 1∙}Q_{к, III}^ср / Q_к^max	84,79∙4,33/ 15,27		24,04
Сумма местных сопротивлений в кассете		Σ(ζ_i/f_i²)		1/м²					45003,9697
Высота активной зоны		L_аз		мм		L₄-L₇	5,9893-1,21		4,7793

Величина	Обозна-чение		Размер- ность	Формула, обоснование	Расчет		Результат
8.2 Расчет диаметров шайб для трех областей ( пример расчета для третьей области)
Диаметр отверстия шайбы (принимаем)		d_ш^прин	мм	Задаем		—		102,04	104,96	88,28
Площадь отверстия шайбы		F_ш^вн	мм²	π∙ d_ш^прин/4		π∙88,28²/4		8177,6926	8652,4187	6120,8894
Скорость теплоносителя в шайбе		w₀	м/с	G_{т, ш3}/ ρ_вх∙F_ш^вн		24,04/ 739,75∙ 6120,8894∙10^-6		12,53	7,5	5,31
Число Рейнольдса		Re	—	w₀∙ d_ш^прин/ ν_ср^вх		5,31∙0,001∙88,28/ 1,2735∙10^-7		5 698 767	4 283 279	2 389 179
Толщина шайбы		l	мм	Принимаем		—		2,2	2	1,6
Отношение		l/d_ш	—	l/d_ш		1,6/88,28		0,022	0,019	0,018
Онотшение площадей Fш к		F_ш/	—	—		6120,8894/		0,4178	0,442	0,3127
Коэффициент сопротивления шайбы		ζ_ш	—	[2, диаграмма 4-14]		—		0,65	6,119	16,549
Расчетный диаметр шайбы		d_ш^расч	мм					88,27	111,4	92,48
Погрешность расчета диаметра		Δ	мм	\|d_ш^прин- d_ш^расч\|		\|88,28– 88,27\|		0	0	0,01
Наружный диаметр шайбы		d_ш^нар	мм					123,99	123,99	123,99

Величина	Обозна-чение	Размер- ность	Формула, обоснование	Расчет		Результат
9 ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА КrПРИ ГРАФИЧЕСКОМ ЗАДАНИИ ЗАКОНА ИЗМЕНЕНИЯ ТЕПЛОВЫДЕЛЕНИЯ ПО ВЫСОТЕ АКТИВНОЙ ЗОНЫ
Длина абсциссы	a		из рис. 23	—		200
Длина ординаты	b		из рис. 23	—		100
Масштаб графика для относительной высоты	М_r			1 / 200		0,005
Масштаб графика для относительного энерговыделения	М_q			1 / 100		0,01
Участок:				Высота i-го участка b_i, мм	Длина i-гоучастка ∆a= a²_i-a²_i-1,мм²
1	—	—	из рис. 23	32,82	400
2				44,43	1200
3				62	2000
4				79,46	2800
5				92,32	3600
6				98,64	4400
7				98,96	5200
8				91,97	6000
9				76,22	6800
10				43,97	7600
Сумма		мм³		3098180
Коэффициент неравномерности энерговыделения по высоте активной зоны	К_r	—				1,291

Вывод

В процессе выполнения теплогидравлических расчетов реактора были определены геометрические, теплофизические, теплогидравлические характеристики активной зоны и кассет, распределение температур по высоте внутренней и внешней оболочки твэла, блока горючего и оси блока горючего. Выбрана наиболее подходящая скорость теплоносителя в активной зоне реактора. Определены максимальные значения температур на внутренней и наружной оболочках твэла, а также на наружной поверхности блока горючего и оси блока горючего.

В результате проведенных расчетов получены следующие основные характеристики реактора:

диаметр активной зоны – 3291,53мм;
высота активной зоны –3620,68мм;
средняяскорость теплоносителя в активной зоне – 4,5 м/с;
число кассет – 216шт;
расход теплоносителя через активную зону реактора в целом – 13882,72кг/с;
минимальный коэффициент запаса до кризиса теплообмена –9,24
общее гидравлическое сопротивление реактора – 8,342кгс/см²
мощность, необходимая на прокачку теплоносителя по I контуру на 1 ГЦН–

5,48 МВт

Из результатов расчета температур по высоте и сечению твэла в кассете с максимальной тепловой нагрузкой были получены следующие результаты:

-максимальная температура оболочки с наружной стороны твэла – 332,79⁰С,

-максимальная температура внутренней поверхности оболочки твэла – 362,19⁰С,

-максимальная температура наружной поверхности блока горючего – 560,18⁰С,

-максимальная температура в центре блока горючего – 1015,89⁰С.

Поскольку материал оболочки нержавеющая сталь марки Ст 0Х18Н9Т, а в качестве топлива взят UO₂, то допустимые температуры ограничены температурами плавления, которые для данных материалов равны соответственно ≈600⁰Си 2630÷2880⁰С. Видно, что температуры оболочки и топлива не превышают допустимых значений. Следовательно, можно использовать заданные конструкционные материалы и топливо.

При отсутствии кипения, рассчитанные максимальные температуры и координаты на которых они достигаются, лежат в соответствующем интервале.

Расчет на пониженную нагрузку показал полную теплотехническую надежность реактора и возможность его эксплуатации на пониженной мощности.

ПРИЛОЖЕНИЕ 1

Рисунок 24 - График изменения мощности кассет по радиусу активной зоны

ПРИЛОЖЕНИЕ 2

Из рисунка видно, что гидравлическое сопротивление реактора превышают допустимые значения для 2 и 3 варианта, но поскольку 1 и 2 вариант не укладываются в транспортный размер по D_аз, а также для третьего варианта соответствует оптимальное значение n_зап, то в качестве расчетного принят вариант №3 с последующим уточнением гидравлического сопротивления первого контура ∆Р_I.

Рисунок 26 - Эскиз твэла

Рисунок 27 - Гидравлическая схема реактора

Таблица 1 - Сводная таблица к эскизу гидравлической схемы реактора для трех скоростей.


Величи-на	Размер-ность	Значение при X	Значение при X	Значение при
L₁	м	6,73643	6,29811	5,93792
L₂	м	8,62592	8,06465	7,60343
Н_а.з.	м	4,10758	3,84031	3,62068
L₇	м	1,21	1,21	1,21
L₄	м	6,63201	6,27921	5,9893
L₅	м	0,5	0,5	0,5
δ_ст	м	0,15	0,15	0,15
h_оп	м	0,19	0,2	0,21
D₂	м	4,32013	4,1001	3,92132
D₁	м	3,93416	3,69119	3,49153
d₀	м	0,8	0,8	0,8
S_ш	м	0,1	0,1	0,1
L₆	м	0,1	0,1	0,1
L₃	м	3,20391	2,99544	2,82413

Рисунок 28 - Эскиз ТВС

Рисунок 29 - Программа регулирования (в масштабе)

Таблица 2 – Сводная таблица к программе регулирования.

Величина	Размерность	100% нагрузка	75% нагрузка
∆Т_I	ºC	31	31
T_ср	ºC	308,5	304,75
Т_вых	ºC	324	320,25
Т_вх	ºC	293	289,25
G_p	кг/с	13882,72	10672,81

<<< < Предыдущая 12 / 32 3 > Следующая >>>

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]

#
16.04.2015243.2 Кб15Modul_4.doc
#
16.04.2015974.34 Кб15Modul_5.doc
#
21.03.20161.62 Mб15Modul_6.doc
#
20.08.2019454.66 Кб5MOJ_PZ.doc
#
20.08.20191.11 Mб4moy2.doc
#
22.08.20191.51 Mб3moy_gotovyy.docx
#
16.04.2015570.88 Кб51MP_otvety_zima (1).doc
#
13.08.2019135.17 Кб4MR_pr_zanyatia1sm_3_kurs.doc
#
16.04.201530.16 Кб768MS Excel №1 ЭКЗАМЕНАЦИОННАЯ ВЕДОМОСТЬ.docx
#
17.12.20182.65 Mб21MU_KP_080200_PM_shk_UChR_shk_PM_spo_UChR_spo_I.doc
#
05.05.201964 Кб2MU_Kursovoy_Tekh_osn_2011.doc