Критическая плотность теплового потока Расчетные рекомендации

•Сокращенный фрагмент табличных значений qкр для сборок твэлов в треугольной упаковке.

Критический тепловой поток qкр (МВт/м2) при кипении воды в сборках твэлов с треугольной упаковкой

41

Критическая плотность теплового потока Расчетные рекомендации

•Согласно табличному методу значение КТП можно рассчитать по формуле

•где qкр.таб(p, ρw, x) – табличное значение критического теплового потока, МВт/м2; K1, K2, K3, K4 и K5 – поправки, смысл и значение которых поясняются далее.

•Поправка K1 учитывает отличие теплового диаметра dт стандартной ячейки от базового значения 9,36 мм и вычисляется как

•где dт выражено в мм. Вследствие равенства теплового и гидравлического диаметров в стандартной ячейке значение dт определяется по формуле

•В зависимости от величины шага решетки стержней в рассчитываемой сборке поправочная функция K2, учитывающая относительный шаг расположения стержней, имеет вид:

42

Критическая плотность теплового потока Расчетные рекомендации

•Поправка K3 вводится с целью учета влияния на КТП входных условий сборки (относительного расстояния L/dт от места кризиса до входа в сборку). Эта поправка определяется по формуле

•В случае равномерного по длине сборки тепловыделения L совпадает с длиной обогрева.

•Поправка K4 связана с турбулизирующим воздействием на кризис кипения дистанционирующих или смесительных решеток. Она рассчитывается как

•где ζдр – коэффициент местного сопротивления решетки (относится к сечению вдали от решетки), Z – расстояние от места кризиса до ближайшей дистанционирующей решетки в сторону входа. Поправка K5 вводится, если необходимо учесть теплогидравлическую неравноценность экспериментальной сборки. В этом случае

•где dт1 – тепловой диаметр сечения сборки в целом. Данная поправка важна для сборок, в которых периферийные ячейки отличаются друг от друга по размерам, что приводит к различию между средним по сечению и локальными значениями массовой скорости в Ячейках. При существенной неравномерности тепловыделения по высоте ТВС может понадобиться введение в формулу еще одной поправки K6. Расчет этой поправки может быть выполнен по методу, разработанному на основе подхода Тонга – Вильсона.

43

Оценка коэффициента запаса до кризиса теплообмена

•Значения КТП, найденные по существующим эмпирическим зависимостям или с использованием табличного метода, могут содержать довольно большие погрешности, особенно в тех случаях, когда условия выполненных экспериментов существенно отличаются от условий, принятых в проектных разработках. Поэтому предельно допустимые тепловые нагрузки на поверхности твэлов в активной зоне проектируемого реактора должны определяться с гарантированным запасом по критическому тепловому потоку.

•Разумным подходом при оценке коэффициента запаса Kзап до кризиса теплообмена представляется метод касательной. При использовании этого метода сначала в соответствии с уравнением рассчитываются зависимости xn(z), устанавливающие изменение относительной энтальпии (паросодержания) теплоносителя по длине обогреваемого канала при увеличении тепловой нагрузки q(z) на поверхности твэлов в n раз:

•где xвх – относительная энтальпия на входе в канал, qn(z) = nq(z).

44

Оценка коэффициента запаса до кризиса теплообмена

•Связанные с этим уравнением данные о qn(z) и xn(z) затем представляются в виде кривых qn(xn) для фиксированных значений n на графике с координатами q – x. На этом же графике одновременно вычерчивается кривая qкр(x), соответствующая выбранной эмпирической зависимости или табличным данным с поправками по уравнению. Кроме того, для представленной

на графике расчетной кривой qкр(x) указывается возможный диапазон статистического разброса экспериментальных данных в виде дополнительных кривых qкр(x) = 3σкв, где σкв – среднеквадратичное отклонение данных экспериментов от расчетной формулы или данных таблицы. В результате по касанию одной из кривых qn(xn) с кривой qкр(x) – 3 σкв определяют

критическое паросодержание xкр и координату zкр, где возможно возникновение кризиса при увеличении тепловой нагрузки. Коэффициент теплообмена, определяемый как

•в данном случае будет равняться числу n. Значение Kзап, гарантирующее отсутствие кризиса теплообмена, может быть предопределено на основании опыта эксплуатации реакторных установок с водным теплоносителем или из других соображений. Поскольку изложенная выше методика не учитывает ряда погрешностей, которые могут возникнуть при вычислении тепловых потоков и паросодержаний из-за не учета возможных отклонений размеров и других параметров твэлов и ТВС от номинальных значений, то рекомендуется принимать коэффициент запаса до кризиса теплообмена не менее 1,5 – 2.

45

Оценка коэффициента запаса до кризиса теплообмена

46

Оценка коэффициента запаса до кризиса теплообмена

•Определение запаса до кризиса теплообмена:

•1 – распределение плотности теплового потока в ТВС в номинальном режиме работы реактора;

•2 – то же, но при увеличении q в 1,95 раза;

•3 – расчетные значения КТП согласно табличному методу;

•4 – то же с учетом возможных отклонений расчетных значений от экспериментальных данных

47