3.2. Расчет гидравлического сопротивления по теплоносителю

Для расчет возьмем эскиз компоновки оборудования и возьмем размеры.

Рис.7 – Общая компоновка оборудования установки ВВЭР-1000

– длина холодной ветки;

м – длина горячей ветки;

– высота горячей ветки;

– высота холодной ветки;

R = 1,34 м – радиус поворота;

D = 0,85 м – внутренний диаметр труб первого контура;

– угол поворота;

Так же определим параметры горячей и холодной ветки:

– температура холодной ветки;

– температура горячей ветки;

– плотность воды при ;

– плотность воды при ;

– плотность воды при ;

– кинематическая вязкость при ;

– кинематическая вязкость при ;

Площадь живого сечения:

Отношение радиуса поворота к диаметру трубы:

3.2.1. Расчет холодной ветки

Определим отношение площадей коллектора и труб первого контура:

По нему определим коэффициент сопротивления конфузора круглого сечения.

Рис. 8 – коэффициент местного сопротивления конфузора

Тогда при угле сужения в 45 .

Скорость теплоносителя в холодной ветке:

Число Рейнольдса:

Потери давления на трение в холодной ветке:

Коэффициент местного сопротивления:

где ; ; ;

Коэффициент сопротивления при повороте на 90 :

Потери давления на 3 поворотах:

Нивелирные потери давления:

Местные потери в конфузоре:

Суммарные потери давления в холодной ветке:

3.2.2. Расчет горячей ветки

Скорость теплоносителя в горячей ветке:

Число Рейнольдса:

Тогда при угле сужения 45 коэффициент местного сопротивления диффузора

Рис. 9 - коэффициент местного сопротивления диффузора

Потери давления на трение в горячей ветке:

Коэффициент сопротивления при повороте на 90 :

Потери давления на повороте:

Нивелирные потери давления:

Местные потери в диффузоре:

Суммарные потери давления в холодной ветке:

Занесем суммарные потери первого контура в таблицу 10.

Таблица 10 – Потери давления в первом контуре

	м/с	2,5	4	5,5
	кПа	76,39	134,52	190,89

4. Выбор рационального варианта парогенератора

Построим график пересечения габаритов парогенератора и потерь давления от скорости:

Рис. 10 – Пересечение графиков потерь давления и габаритов

По пересечению видно, что оптимальное значение находится между первым и вторым вариантом парогенератора. Так же стоит отметить, что при напоре ГЦН 0,66 МПа максимальные потери в первом контуре составляют 0,13 МПа, поэтому парогенератор с не подходит. Но так как в первом парогенераторе получается очень большое количество трубочек, то выбираем парогенератор с .

5. Расчет естественной циркуляции

Расчет ведется для второго контура. В начале рассчитаем общую длину парогенератора:

где – технологический зазор

Зададимся 3 координатами на разном удалении от горячего коллектора L = 1, 2, 5 м. Расчет необходимо проводить отдельно для центрального и бокового пакетов. Так же зададимся кратностями циркуляции и занесем в таблицу 11.

Таблица 11 – параметры для расчета ЕЦ

L	м	1			2				5
	-	1	2	3		2	3	4		2	3	4
	-	1	2	3		2	3	4		2	3	4

В расчете нужно учесть коэффициент неравномерности:

Рис. 11 – Расчетная схема циркуляции рабочего тела

Скорость пара в пакетах:

где – скорость пара, приведенная к поверхности зеркала испарения, определяемая по рис. 12.

Рис. 12 – Распределение скоростей пара, приведенных к поверхности зеркала испарения, по длине пучка

1– с учетом подвода питательной воды; 2– без учета подвода питательной воды

Таблица 12 -

L	м	1	2	5
	м/с	0,54	0,45	0,36

Напорное паросодержание в коридоре:

где а = 0,4004; .

Среднее массовое паросодержание:

Среднее объемное паросодержание:

Скорость циркуляции через пакет:

Число Рейнольдса при циркуляции:

где – кинематическая вязкость воды на линии насыщения.

Среднее напорное паросодержание:

где – приведенная к сечению пакета скорость воды.

Коэффициент входа потока в коридор:

= 0,5

Коэффициент сопротивления коридора:

Коэффициент сопротивления при повороте на 90 :

Коэффициент сопротивления потока под пакетом:

Коэффициент сопротивления опускного участка:

Коэффициент сопротивления на подъемном участке:

Потери давления на опускном участке:

где .

Потери давления на подъемном участке:

Потери давления на ускорение:

Суммарные потери давления:

Движущий напор с учетом захвата пара:

где ; – глубина захвата пара, определяемая по рис. 13.

Рис. 13 – Зависимость глубины захвата пара в вертикальный коридор от скорости воды на опуске

Проведем пример расчета для центрального пакета L = 1 м, .

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

Проведем аналогичные расчеты для других координат и кратностей циркуляций и занесем результаты в таблицу 13 и 14.

Таблица 13 – Расчет ЕЦ для центрального пакета

L	м	1			2				5
	-	1,47
	м/с	0,54			0,45				0,36
	м/с	1,67			1,39				1,12
	м/с	0,79			0,66				0,53
а	-	0,4004
	-	0,66			0,62				0,57
	-	1	2	3		2	3	4		2	3	4
	-	0,50	0,25	0,17		0,25	0,17	0,13		0,25	0,17	0,13
		743
		35
	-	0,95	0,88	0,81		0,88	0,81	0,75		0,88	0,81	0,75
	м/с	0,16	0,32	0,48		0,27	0,40	0,53		0,21	0,32	0,42
	-	20584	41169	61753		34307	51461	68615		27446	41169	54892
	м/с	0,08	0,24	0,40		0,20	0,33	0,46		0,16	0,27	0,37
	-	0,78	0,72	0,68		0,70	0,66	0,62		0,67	0,63	0,59
	-	0,5
	-	1,5
	-	9,31
	-	2,94
	-	14,25
	-	53,01	46,14	42,55		47,86	44,13	41,66		50,04	46,14	43,56
	Па	5500	10445	15650		7523	11272	15280		5034	7543	10225
	м/с	0,17	0,33	0,50		0,28	0,42	0,56		0,22	0,33	0,45
	Па	148	592	1331		411	925	1644		263	592	1052
	Па	377	755	1132		524	786	1048		335	503	671
	кПа	6,02	11,79	18,11		8,46	12,98	17,97		5,63	8,64	11,95
	м	2,58	2,58	2,58		2,58	2,58	2,58		2,58	2,58	2,58
	м	0	0,24	0,58		0,18	0,42	0,65		0,11	0,38	0,58
	кПа	13,95	11,88	9,47		11,77	9,95	8,27		11,52	9,74	8,31

Таблица 14 – Расчет ЕЦ для бокового пакета

L	м	1			2				5
	-	1,05
	м/с	0,54			0,45				0,36
	м/с	1,2			1,00				0,80
	м/с	0,57			0,47				0,38
а	-	0,4004
	-	0,59			0,54				0,49
	-	1	2	3		2	3	4		2	3	4
	-	0,50	0,25	0,17		0,25	0,17	0,13		0,25	0,17	0,13
		743
		35
	-	0,95	0,88	0,81		0,88	0,81	0,75		0,88	0,81	0,75
	м/с	0,11	0,23	0,34		0,19	0,28	0,38		0,15	0,23	0,30
	-	14703	29406	44110		24505	36758	49011		19604	29406	39209
	м/с	0,057	0,171	0,284		0,142	0,237	0,332		0,114	0,190	0,265
	-	0,72	0,68	0,64		0,65	0,61	0,58		0,61	0,57	0,54
	-	0,5
	-	1,5
	-	6,21
	-	2,94
	-	11,15
	-	37,80	32,90	30,34		34,13	31,47	29,71		35,68	32,90	31,06
	Па	2001	3800	5694		2737	4101	5559		1832	2744	3720
	м/с	0,11	0,23	0,34		0,19	0,29	0,38		0,15	0,23	0,31
	Па	54	217	488		151	339	602		96	217	385
	Па	193	385	578		267	401	535		171	257	342
	кПа	2,25	4,40	6,76		3,15	4,84	6,70		2,10	3,22	4,45
	м	1,29	1,29	1,29		1,29	1,29	1,29		1,29	1,29	1,29
	м	0	0	0,24		0	0,2	0,38		0,12	0,3	0,42
	кПа	6,47	6,05	4,71		5,79	4,70	3,73		5,03	4,13	3,46

По результатам расчетов построим графики и .

Рис. 14 – График для центрального пакета L = 1 м

Рис. 15 – График для центрального пакета L = 2 м

Рис. 16 – График для центрального пакета L = 5 м

Рис. 17 – График для бокового пакета L = 1 м

Рис. 18 – График для бокового пакета L = 2 м

Рис. 19 – График для бокового пакета L = 1 м

Определим значение по пересечению графиков и занесем в таблицу 15.

Таблица 15 – Значения

L			м		1		2	5
Центральный пакет		-		2		2,5		3,2
Боковой пакет		-		2,4		2,9		3,48

По этим данным построим графики L( ).

Рис. 20 – Графики L( ).