4.5. Влияние давления на истинные

И РАСХОДНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

С увеличением давления возрастают плотность сухого насыщенного пара ρ" и энтальпия жидкости при температуре насыщения i', а уменьшаются плотность воды при температуре насыщения ρ', теплота парообразования r и энтальпия сухого насыщенного пара i". Все расходные и истинные характеристики пароводяного потока в сильной степени зависят от теплофизнческих параметров пара и воды.

При одном и том же массовом расходе пара М" с уве-личением давления уменьшаются приведенная скорость пара w₀", объемный расход смеси V_см, расходная скорость смесь w_см, объемное расходное паросодержание β, а возрастает расходная плотность смеси ρ_см.

Истинные характеристики пароводяного потока нахо-дятся в более сложной зависимости от давления, чем рас-ходные, поскольку все они определяются истинным паро-содержанием, которое в свою очередь зависит от давления. При неизменном массовом расходе пара М" с увеличением давления истинная скорость пара снижается, несмотря на то что одновременно уменьшаются приведенная скорость пара w₀" и истинное паросодержание φ. Но уменьшение числителя в отношении w₀''/φ с увеличением давления происходит быстрее, чем уменьшение знаменателя. В связи с этим уменьшается и относительная скорость w_отн. Истинная скорость смеси w^и_см также уменьшается при увеличении давления, а истинная плотность смеси ρ^и_см возрастает. С увеличением давления истинная скорость пара приближается к расходной скорости смеси, так же как истинное паросодержание φ приближается к расходному β и истинная скорость смеси w^и_см — к расходной скорости w_см.

Глава пятая

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ ИСТИННЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ПАРОВОДЯНОГО ПОТОКА

5.1. Определение истинного паросодержания

В КАССЕТАХ И ТРУБАХ МЕТОДОМ ПОЛЕЗНЫХ НАПОРОВ

В кассетах корпусных ядерных реакторов и тех-нологических каналах канальных реакторов пароводяной поток 1 перемещается продольно в межстержневом про-странстве, заключенном между внешним корпусом кассеты 2 (корпусом технологического канала) и стержнями твэлов 3 (рис. 5.1).

При установившемся движении восходящего парово-дяного потока перепад давления между сечениями а и б

можно определить дифференци-альным манометром 4. Расстояние между сечениями а и б равно Н. В этом случае на сечение вв в левой трубке дифференциального манометра оказывает давление сила gρ_смH + Δρ_см + gρ_жh. Уравновешивает эту силу действующее в правой трубке на сечение вв давление gρH + gρh. Следовательно,

gρ_смH+Δρ_см+gρ_жh = gρH + gρh,

(5.1)

где ρ_см, ρ_ж, ρ — соответственно средняя плотность смеси в канале на участке высотой Н, плотность залитой в дифференциальный манометр жидкости и плотность воды в трубках при темпе-

Рис. 5.1. Конструкционная ратуре окружающего простран-схема кассеты корпусного

реактора ства; Δр_см — гидравлическое со-

противление в кассете на участке длиной Н; h — высота гидростатического столба жидкости в дифференциальном манометре.

Из (5.1) определим среднюю плотность пароводяной смеси на участке высотой Н:

(5.2)

Если принять ρ_см = φρ" +(1— φ)ρ', то

(5.3)

Среднее истинное паросодержание в любом сечении меж-стержневого объема кассеты (технологического канала) высотой Η получим при решении (5.3) относительно φ:

(5.4)

При больших гидравлических сопротивлениях на экспери-ментальном участке Η возможны условия, когда равновесие сил, действующих на сечение вв в дифференциальном

манометре, будет отвечать положению уровней в измери-тельном приборе, изображенном на рис. 5.1. В этом случае баланс гидростатических сил, действующих на сечение вв, запишется так:

gρ_смH + Δρ_см + gρh = gρ_жh + gρH. (5.5)

Тогда среднее истинное паросодержание в любом сечении рассматриваемого объема канала равно

(5.6)

Выражения (5.4) и (5.6) показывают, что точность определения среднего истинного паросодержания в первую очередь зависит от точности расчета гидравлического со-противления на опытном участке Δρ_см. Чем меньше гид-равлическое сопротивление, тем точнее определяется φ.

Все остальные величины, входящие в правые части (5.4) и (5.6), можно определить непосредственно в опытах замером H, h или по таблицам теплофизических параметров ρ, ρ', ρ", ρ_ж.

При барботаже пара через слой жидкости, когда при-веденная скорость воды в канале равна нулю (w₀' = 0), гидравлическое сопротивление течения пароводяного потока также равно нулю (Δp_см=0), уравнение (5.4) упрощается:

(5.7)

Зависимость (5.7) находит широкое применение в экспе-риментальных исследованиях при определении средних значений истинных паросодержаний при безнапорном дви-жении адиабатного пароводяного потока (барботаже пара через слой жидкости) и при проверке (тарировке) новых видов измерительных систем по определению φ. Если из-вестен достаточно надежный опытный метод определения φ, то, используя (5.4), можно определить гидравлические сопротивления течения пароводяного потока в канале:

Δp_см = gφ (ρ'—ρ") H—g (ρ_ж—ρ) h + g (ρ—ρ')Н. (5.8)

Долгое время метод полезных напоров [зависимости (5.4), (5.6) и (5.7)] был единственным экспериментальным ме-тодом по определению средних истинных паросодержаний.