6. Определение зоны поверхностного кипения.

По данным табл. 6.3 можно сделать вывод, что во всех точках активной зоны реактора теплоноситель находится в жидком состоянии, т. е. происходит конвективный теплообмен без кипения. Об этом говорят отрицательные значения относительной энтальпии, а также то, что даже в ячейке с наибольшей тепловой нагрузкой вода не догревается до температуры насыщения. Однако это не исключает того, что на стенках твэлов с большой тепловой нагрузкой может возникнуть поверхностное кипение теплоносителя.

Как видно из таблиц 6.2 и 6.6, при работе реактора на расчетной мощности в его активной зоне существует область, где температура поверхности тепловыделяющих элементов превышает температуру насыщения теплоносителя. Так как температура воды повсеместно ниже ее температуры насыщения, то в этой области имеется лишь поверхностное кипение, которое оказывает незначительное влияние на гидродинамику и теплообмен в активной зоне. Необходимо рассчитать координату z_нпк точки начала поверхностного кипения по высоте активной зоны. Расчет будем вести только для максимально нагруженного твэла, так как в ячейке со средней нагрузкой температура наружной поверхности оболочки твэла всюду меньше температуры насыщения.

Скорость циркуляции теплоносителя

(6.44)

= 7,032 м/с

Число Рейнольдса для расчета поверхностного кипения на вертикальных поверхностях

(6.45)

(6.46)

= 12,18

Относительная энтальпия в точке начала поверхностного кипения

= -0,101

В формулах (6.45), (6.46) g = 9,81 м/с² – ускорение свободного падения, p_кр = 2,211510⁷ Па – давление в критической точке воды.

Координата точки начала поверхностного кипения на поверхности твэла с наибольшей тепловой нагрузкой

(6.47)

= 0,815 м

где i – номер расчетной точки, выше которой лежит точка начала поверхностного кипения; ()_i, ()_i+1 – относительные энтальпии в соответствующих расчетных точках; z = z_i+1 – z_i – расстояние по высоте между i-й и (i+1)-й расчетными точками.

7. Расчет запаса до кризиса теплообмена.

При столь интенсивном тепловыделении, которое идет в активной зоне реактора, тепловые потоки в расчете на единицу поверхности тепловыделяющих элементов, могут быть весьма значительными. В связи с этим при отклонениях от расчетного режима работы реактора, а также в аварийных режимах существует реальная опасность возникновения кризиса теплообмена, при котором теплоотдача от твэлов к воде резко падает. Это чревато резким увеличением температуры топлива до значений, превышающих температуру его плавления, растрескиванием оболочек твэлов, и другими малоприятными последствиями. Таким образом, чтобы знать диапазон безопасных для работы реактора мощностей, необходимо определить величину запаса до кризиса теплообмена.

Число Рейнольдса для расчета критических тепловых потоков

(6.48)

= 6,7810⁵

Критический тепловой поток

(6.49)

где

=

=

(6.50)

9,6003x_отн(z)

Коэффициенты запаса до кризиса теплообмена

(6.51)

;

Распределение значений критических тепловых потоков и коэффициентов запаса до кризиса теплообмена приведено в таблице 6.7.

Таблица 6.7

z, м	-1,75	-1,50	-1,00	-0,50	0,00	0,50	1,00	1,50	1,75
qкр, кВт/м2	3687,7	3664,4	3540,5	3334,8	3087,4	2844,5	2649,2	2534,1	2513,0
qкрmax,кВт/м2	3687,7	3644,9	3415,1	3038,1	2592,0	2162,9	1825,6	1630,7	1595,3
kз	64,33	15,69	6,48	4,39	3,70	3,74	4,85	10,85	43,84
kзmax	34,59	8,39	3,36	2,15	1,67	1,53	1,80	3,76	14,96