Глава 3 Теплогидравлический расчет

3.1 Определение геометрических характеристик активной зоны

Определение теплогидравлических параметров:

1. Объем активной зоны:

2. Диаметр активной зоны:

3. Площадь одной ячейки:

где: – расстояние между соседними ТВС, мм

4. Количество ячеек:

Принимаем количество ячеек равным: N=161 шт.

5. Площадь сечения ТВС «под ключ»:

6. Проходное сечение кассеты по теплоносителю:

Площадь одного ТВЭЛа:

Площадь центральной трубки:

Площадь трубки под стержни регулирования:

Площадь трубки для детекторов замера энерговыделений:

Внутренняя площадь оболочки чехла:

Тогда площадь чехла:

Проходное сечение кассеты по теплоносителю:

7. Площадь проходного сечения ячейки:

8. Гидравлический диаметр треугольной решетки:

9. Высота а.з. с учетом экстраполированной добавки:

10. Полная поверхность пучка ТВЭЛов в одной ТВС:

3.2 Определение теплогидравлических характеристик активной зоны

Определение теплогидравлических параметров

1. Средняя температура теплоносителя на выходе из активной зоны:

2. Средняя температура теплоносителя в активной зоне:

Теплоемкость находим из таблицы по температуре и давлению на входе в зону:

3. Расход теплоносителя через активную зону:

Определение гидравлических параметров:

Активную зону разбиваем на 14 равных участков по высоте, высота одного участка равна:

Расход теплоносителя через одну ТВС:

4. Перепад давления по высоте:

Считаем изменение температуры теплоносителя по высоте линейной, и в первом приближении считаем перепад давления по формуле:

- коэффициент трения;

– местное сопротивление, создаваемое дистанционирующей решёткой;

N – количество ячеек;

ʋ(z) – удельный объем на участке

Местные сопротивления принимаем

Сопротивление трением по высоте активной зоны:

Число Рейнольдца считаем по формуле:

W(z) (м/с²) – скорость на участке

µ(z) (м²/с) – динамическая вязкость на участке

Скорость теплоносителя определяем по формуле:

S_к (м²) – проходное сечение кассеты по теплоносителю

ʋ(z) (м³/с)– удельный объем на участке

Параметры определяем по таблицам Ривкина для каждого участка по высоте.

Результаты вычислений сведем в таблицу 3.1.

Таблица 3.1

Результат расчета перепада давления по высоте

№	Z	T (◦С)	P (кПа)		ʋ(z),·10-3 (м3/кг)	µ(z), ·10-3 (м2/с)	W(z) (м/с)	Re(z)·105
1	-1,775	280	16	0,013	1,307	9,567	6,669	5,34
2	-1,521	282,071	15,98	0,0142	1,313	9,468	6,701	5,401
3	-1,268	284,143	15,96	0,0141	1,32	9,368	6,734	5,449
4	-1,014	286,214	15,95	0,0141	1,326	9,268	6,767	5,497
5	-0,761	288,286	15,93	0,0140	1,333	9,173	6,802	5,546
6	-0,507	290,357	15,91	0,0140	1,34	9,075	6,837	5,595
7	-0,254	292,429	15,89	0,0140	1,347	8,978	6,873	5,646
8	0,000	294,5	15,87	0,0139	1,355	8,881	6,911	5,697
9	0,254	296,571	15,86	0,0139	1,362	8,782	6,950	5,749
10	0,507	298,643	15,84	0,0139	1,37	8,683	6,989	5,802
11	0,761	300,714	15,82	0,0138	1,378	8,583	7,031	5,856
12	1,014	302,789	15,82	0,0138	1,386	8,484	7,073	5,911
13	1,268	304,857	15,78	0,0137	1,395	8,383	7,117	5,968
14	1,521	306,929	15,76	0,0137	1,404	8,282	7,163	6,025
15	1,775	309	15,74	0,0136	1,413	8,181	7,189	6,132

Перепад давления по высоте активной зоны составляет:

5. Коэффициент неравномерности по объему активной зоны реактора: K_v=2,3

Коэффициент неравномерности по высоте а.з. реактора:

Отсюда следует коэффициент неравномерности по радиусу а.з. реактора:

6. Линейный тепловой поток в центральной плоскости для кассеты средней нагрузки:

Среднее энерговыделение кассеты:

7. Линейный тепловой поток в центральной плоскости для кассеты максимальной нагрузки:

8. Найдем распределение тепловой нагрузки по высоте активной зоны (для кассет средней и максимальной нагрузки) по формулам:

Для кассет средней нагрузки:

Для кассет максимальной нагрузки:

Результаты сведем в таблицу 3.2.

Таблица 3.2

Результаты вычислений тепловой нагрузки по высоте АЗ для кассет средней и максимальной нагрузки

№	Z	, ·106 (Вт/м)	, ·106 (Вт/м)
1	-1,775	0,533	0,853
2	-1,521	2,195	3,511
3	-1,268	3,756	6,009
4	-1,014	5,144	8,230
5	-0,761	6,296	10,074
6	-0,507	7,159	11,454
7	-0,254	7,693	12,308
8	0,000	7,873	12,597
9	0,254	7,692	12,308
10	0,507	7,158	11,452
11	0,761	6,294	10,071
12	1,014	5,142	8,227
13	1,268	3,753	6,005
14	1,521	2,192	3,507
15	1,775	0,530	0,848

Построим зависимость изменения тепловой нагрузки по высоте а.з.:

Рисунок 1 - Изменение тепловой нагрузки по высоте канала для ТВС средней и максимальной нагрузки