5 Гидравлический расчет

При движении в каналах поток испытывает разнообразные воздействия, из которых наиболее значительным является трение, вызываемое вязкостью среды.

Каналы ПГ могут иметь участки с различными проходными сечениями, с резким переходом от одного размера сечения к другому, резкие повороты и т.д. В этих участках канала поток испытывает сопротивление движению, называемое местным сопротивлением.

Сумму сопротивлений, возникающих из-за сил трения ∆р_т и местных сопротивлений ∆р_м, называют гидравлическим сопротивлением:

∆р_г=∆р_т+∆р_м. [1, стр.121]

Гидравлический расчёт контура с естественной циркуляцией проводится с целью определения надёжности работы контура при заданных размерах и тепловых характеристиках. Гидравлический контур с обозначением всех местных и потерь от трения приведён в Приложении 2.

Потери давления на трение на участках определяются по формуле

, Па

где ξ – коэффициент сопротивления на трение; ρ – плотность теплоносителя, кг/м³;

ω – скорость теплоносителя, м/с, d_к – диаметр канала, м, L – длина канала, м.

Местные сопротивления Δр_м, Па, определяем по формуле

Δр_м = ξ_м·ρ·(ω²/2),

ξ_м – коэффициент местного сопротивления, не зависящий от Re и определяется типом местного сопротивления согласно [1, стр.123].

Тип местного сопротивления	ξм
Вход в трубы из коллектора (dв.кол.>350 мм) или барабана	0.5
Выход из труб в коллектор (dв.кол.<350 мм) или в барабан	1.0
Поворот в U – образных каналах	0.5

Поворот на 90° в межтрубном пространстве 1.0

Примем диаметр канала равный по определяем скорость

м/с

Рис. 5 - Гидравлические потери в ПГ.

5.1 Определение гидравлического сопротивления участка от ядерного реактора до ГЦН (главного циркуляционного насоса)

5.1.1 Местное сопротивление выхода из ядерного реактора (ЯР)

Δр_м1 = ξ_м·ρ^’·(ω²/2),

ξ_м – коэффициент местного сопротивления, не зависящий от Re и определяется типом местного сопротивления.

ξ_м^вых=0,5

.

5.1.2 Потери потока на трение от ЯР до задвижки.

Длина канала от реактора до задвижки принимается L₁=8м.

5.1.3 Местное сопротивление запорной задвижки, стоящей до ГЦН

Коэффициент сопротивления задвижки ξ_задв=1,1

5.1.4. Потери потока на трение от задвижки до ГЦН

Длина канала от реактора до задвижки принимается L₂=4 м.

.

5.1.5 Суммарное гидравлическое сопротивление участка от ядерного реактора до ГЦН.

∆р_г1= + + + =31895,31+15947,65+70169,69+8930,68=126943,33 Па.

5.2 Определение гидравлического сопротивления участка от ГЦН до парогенератора (ПГ)

5.2.1 Местное сопротивление поворота от ГЦН на на 90˚.

Коэффициент сопротивления поворота на 90˚ равен ξ_пов=1

МПа

5.2.2 Местные потери на трение между поворотами от ГЦН до ПГ.

Длина канала между поворотами принимается L₃=6 м.

5.2.3 Местное сопротивление поворота перед ПГ на 90°

5.2.4 Местное сопротивление на входе в парогенератор

ξ_м – коэффициент местного сопротивления, не зависящий от Re и определяется типом местного сопротивления.

ξ_м^вх=0,5

МПа

5.2.5 Суммарное гидравлическое сопротивление участка от ГЦН до ПГ

∆р_г2= + + + =172872,6 Па.

5.3 Определение гидравлического сопротивления трубного пучка.

5.3.1 Местное сопротивление от входа в трубный пучок из коллектора

ξ_м=0,5

Δр_{м.вх.тр.кол} = ξ_м·ρ^’·( /2) = 0,5·618,697·(4,062²/2) = 2525,78Па;

5.3.2 Местное сопротивление от U-образного поворота

ξ_м=0,5

Δр_м.пов.U = ξ_м·ρ_ср·( /2) = 0,5·662,306·(4,041²/2) = 3534,13 Па;

5.3.3 Местное сопротивление от выхода из трубы в коллектор

ξ_м=1

Δр_{м.вых.тр.кол} = ξ_м·ρ”·( /2) = 1·705,915·(4,62²/2) = 7533,66Па;

5.3.4 Местное сопротивление потока на трение в трубном пучке

Длина труб в трубном пучке L₄=12,52м.

Па.

5.3.5 Суммарное гидравлическое сопротивление трубного пучка.

∆р_г3= Δр_{м.вх.тр.кол}+ Δр_м.пов.U+ Δр_{м.вых.тр.кол}+ =58396,28Па.

5.4 Определение гидравлического сопротивления от парогенератора до ядерного реактора.

5.4.1 Местное сопротивление поворота от парогенератора на 90˚

Коэффициент сопротивления поворота на 90˚ равен ξ_пов=1

5.4.2 Местные потери потока на трение от поворота до задвижки, находящейся перед ядерным реактором.

Длина канала между поворотом и задвижкой принимается L₅=4 м.

.

5.4.3 Местное сопротивление запорной задвижки, стоящей до ядерного реактора

Коэффициент сопротивления задвижки ξ_задв=1,1

5.4.4 Местные потери потока на трение от задвижки до ядерного реактора.

Длина канала принимается L₆=2м.

5.4.5 Сопротивление на входе в реактор

ξ_м – коэффициент местного сопротивления, не зависящий от Re и определяется типом местного сопротивления ξ_м^вх=1

МПа

5.4.6 Суммарное гидравлическое сопротивление от парогенератора до ядерного реактора.

∆р_г4= + + + + =240997,6Па.

5.5 Сопротивление в реакторе исходя из данных прототипа [1] (принимаем):

5.6 Полное сопротивление:

МПа

5.7 В связи с полученным падением давления рассчитаем мощность главного циркуляционного насоса.

5.7.1 КПД насоса .

5.7.2 Расход теплоносителя кг/с.

5.7.3 Плотность теплоносителя кг/м³.

5.7.4 Тогда мощность циркуляционного насоса подсчитывается по формуле