М3/кг. 0,001379 м3/кг

Визначення геометричних характеристик

Визначаємо розмір активної зони:

Об’єм АЗ

V = = 1,36 .

Діаметр і висота АЗ:

D = = 1,155 м;

H = ∙D = 1,300 м;

Крок решітки:

S = t ∙ d = 8,35 мм.

Розмір під ключ:

H = 0,866(m – 1) ∙ 2 ∙ S + + 1,65(S - ) + 2 = 98,52 мм.

З урахуванням між касетного зазору:

= H + = 99,52 мм.

Площа, яку займає касета з урахуванням міжкасетного зазору:

= ∙ 0,866 = 8577 .

Площа активної зони:

= 1,05 .

Число касет:

= = 121 шт.

Що становить:

30 шт. на сектор

Кількість стрижнів в ТВЗ:

З них:

ТВЭЛ=	102шт.
ПЭЛ	12шт.

Зовнішній діаметр паливної таблетки:

р

5,2мм.

Площа яку займає паливо:

2165,1 мм².

Площа оболонки ТВЗ:

345,61мм².

Площа води:

4665,9 мм².

Fh2o/Fuo2=	2,1550602
F1/nтв=	45,7442

Площа конструкційних матеріалів:

1312,8 мм².

Уран-водне співвідношення:

0,46

Площа газу:

dоб.вн.=

5,2

dтабл.=

5,2

Fгаза=

Теплогідравлічний розрахунок:

Ентальпія на вході та виході з АЗ:

1213,3 кДж/кг.

1421,4 кДж/кг.

208,2 кДж/кг.

Витрата теплоносія через АЗ:

710,9 кг/с.

Питомий об'єм на вході та виході

0,001454 м³/кг.

Середня швидкість теплоносія:

1,641 м/с.

Ефективна добавка:

0,1034 м.

Величина дорівнює:

2,084

Розділимо АЗ на 7 ділянок з координатою 0 у центрі (максимальне тепловиділення).

Ділянка 7 відповідає параметрам на вході в АЗ, а ділянка 1 – на виході.

Втрати тиску приймаємо рівномірними по висоті та рівними 0,05МПа.

Лінійних тепловий потік по висоті:

3,559 кВт/м.

де: - коефіцієнт нерівномірності (по радіусу)

x=0,96- частина тепла, яка виділяється при діленні палива в ТВЕЛі

Визначаємо температуру насичення при тиску:

Ентальпія теплоносія по висоті:

1213,3 кДж/кг.

де K_Δt=1,87 – коефіцієнт запасу

Визначаємо дійсну температуру:

Визначаємо питомий об’єм, динамічну на кінематичну в’язкість, число Прандтля, коефіцієнт теплопровідності.

Швидкість теплоносія з висотою:

1,641 м/с.

Результати занесемо в табл.2.4.

Таблиця 2.4

№	z	bc*z	sinbc*z	cosbc*z	P,мПа	h,кДж/кг	ts, ํC	t, ํC
	0.650	1.354	0.977	0.215	12.65	1602.6	328.7	328.7
	0.433	0.903	0.785	0.619	12.66	1564.4	328.8	328.8
	0.217	0.451	0.436	0.900	12.67	1494.9	328.8	325.5
		0.000	0.000	1.000	12.68	1407.9	328.9	311.8
	-0.217	-0.451	-0.436	0.900	12.68	1321.0	328.9	296.5
	-0.433	-0.903	-0.785	0.619	12.69	1251.4	329.0	283.4
	-0.650	-1.354	-0.977	0.215	12.70	1213.3	329.0	276.0

№	qz ,кВт/м	Vz м^3/кг	Wz,м/с	4 55		5 55P
	3.559	0.002428	3.057	3.09E-07	0.4587	1.1677
	10.269	0.002036	2.563	3.68E-07	0.4717	1.1334
	14.922	0.001325	1.669	5.66E-07	0.4953	1.0705
	16.583	0.001442	1.815	1.19E-07	0.5299	0.9318
	14.922	0.001373	1.729	1.22E-07	0.5605	0.8676
	10.269	0.001326	1.670	1.25E-07	0.5830	0.8382
	3.559	0.001303	1.641	1.27E-07	0.5945	0.8283

Визначальним розміром для критеріїв теплообміну являється еквівалентний діаметр:

9,399 мм.

Число Рейнольдса:

158006.

Коефіцієнт тепловіддачі від ТВЕЛу до теплоносія при конвективному теплообміні:

24855 Вт/(м²к).

Термічний опір пограничного слою навколо ТВЕЛів:

0,002067 м²К/кВт.

Зовнішня температура оболонки ТВЕЛу на вході:

310,1.

Результати останніх розрахунків наводимо в табл.2.5:

Таблиця 2.5:

№	Re	Alfa,Вт/м^2К	Ralfa	tzоб.нар, ^оС
		58433.8	0.00088	331.9
		112388.8	0.00046	333.5
		143330.3	0.00036	333.7
		153736.6	0.00033	331.9
		143775.7	0.00036	328.9
		24464.3	0.00210	323.8
		24854.7	0.00207	310.1

Із результатів видно, що максимальна температура зовнішньої оболонки ТВЕЛу 333,7^оС не перевищує гранично допустиму 370^оС.

Перевищення по температурі насичення 4,820^оС.

Всередині оболонки ТВЕЛу знаходиться гелій під тиском 2 МПа. Коефіцієнт допуску

K_λ=1,44.Визначимо температуру оболочки і палива на вході в активну зону.

Приймаємо орієнтовані значення перепаду температур на оболонці ТВЕЛу 7,9 ^оС.

Середнє значення температур оболонки складе:

313,7 ํС.

При цій температурі коефіцієнт теплопровідності цирконія буде рівним:

20,07 Вт/мК.

Температурний перепад на оболонці ТВЕЛа в цьому перетині

7,2 ํС.

Отримане значення співпадає з прийнятим з мінімальною погрішністю.

Температура на внутрішній поверхні оболонки ТВЕЛу:

317,3 ํС.

Результати зведемо в табл. 2.6.

Таблиця 2.6

№	dtобол	dtобол	tсред об	lamb об	t внут
	7.1	7.1	335.4	20.16	339.0
	20.5	20.5	343.7	20.20	354.0
	29.8	29.8	348.6	20.22	363.4
	33.1	33.1	348.4	20.22	364.9
	29.8	29.8	343.8	20.20	358.7
	20.5	20.5	334.1	20.16	344.4
	7.2	7.2	313.7	20.07	317.3

Приймаємо орієнтоване значення перепаду температур в газовому зазорі 0,0^оС.

Середнє значення температури гелію:

317,3 ^оС.

Цій температурі відповідає коефіцієнт теплопровідності газової суміші 0,248 Вт/м·К
Температурний перепад в газовому зазорі

0,0 ^оС.

Отримане значення співпадає з прийнятим з мінімальною погрішністю.

Температура на зовнішній поверхні блоку палива в цьому перетині:

317,3 ^оС.

Результати приведені в таблиці 2.7.

Таблиця 2.7

№	dtгз	dtзаз	tср газ	t K	lamb газ	tнартаб
	0.0	0.0	339.0	612.1	0.255	339.0
	0.0	0.0	354.0	627.1	0.259	354.0
	0.0	0.0	363.4	636.6	0.262	363.4
	0.0	0.0	364.9	638.1	0.262	364.9
	0.0	0.0	358.7	631.9	0.260	358.7
	0.0	0.0	344.4	617.5	0.256	344.4
	0.0	0.0	317.3	590.4	0.248	317.3

Приймаємо орієнтоване значення перепаду температур в пальному 12,5^оС

Середнє значення температури палива:

323,5^оС.

Коефіцієнт термічного розширення палива визначається з довідкової літератури.

Температурі 323,5^оС відповідає коефіцієнт 0,00*10^-6 1/к

Теплопровідність паливної матриці з табл. 2.1:

32,550 Вт/м∙К.

Температурний перепад в пальному:

12,5 ^оС.

Відповідно температура горючого на поверхні отвору рівна:

329,8 ^оС.

Результати приведені в таблиці 2.8.

Таблиця 2.8

№	dt гор	dt гор	tгор ср	lamb гор	tmaxтаб
	12.4	12.4	345.2	32.808	351.4
	35.4	35.5	371.7	33.123	389.5
	51.3	51.3	389.1	33.330	414.8
	57.0	57.0	393.4	33.382	421.9
	51.4	51.4	384.4	33.274	410.1
	35.6	35.7	362.2	33.010	380.0
	12.5	12.5	323.5	32.550	329.8

Визначення запасу по критичному тепловому навантаженню.

Масовий паровміст:

-0,2662

де h= 1213,3 кДж/кг- значення ентальпії в локальній точці.

h′ = 1519,5кДж/кг - значення ентальпії при P_Sна лінії води.

r= 1150,4кДж/кг - прихована теплота пароутворення.

Масова швидкість в активній зоні (не змінюється з висотою):

1259,2 кг/м²с.

Допоміжні величини для знаходження q_кр, m та n визначаються так:

0,267;

0,8335.

Тоді критичний тепловий потік:

4,972мВт/м².

Максимальний питомий поверхневий тепловий потік в центрі АЗ:

0,8518 972 мВт/м². являє собою мінімальний коефіцієнт запасу, що означає, що необхідний запас до кризи теплообміну витримується і на останніх ділянках.

У результаті: 3,13.

Результати приведені в табл.2.9.

Таблиця 2.9

№	x	pw	m	n	qкр	Qz,l	к зап	ro
	0.07452	1259.2	0.161	0.8283	1.800	0.1828	9.85	411.9
	0.0412	1259.2	0.171	0.8291	1.995	0.5275	3.78	491.2
	-0.0193	1259.2	0.190	0.8300	2.401	0.7665	3.13	754.6
	-0.09596	1259.2	0.214	0.8309	3.022	0.8518	3.55	693.7
	-0.1718	1259.2	0.237	0.8318	3.781	0.7665	4.93	728.4
	-0.2326	1259.2	0.256	0.8326	4.513	0.5275	8.55	753.9
	-0.266	1259.2	0.267	0.8335	4.972	0.1828	27.19	767.2

Визначення гідравлічного опору АЗ:

Гідравлічний опір складається з опору на тертя, місцевий опір та опір прискорення.

Середні параметри:

Re = 157880;

W = 2.021 м/c.

P =657,3 кг/м³.

Граничне значення Re:

1052670;

де

7,55 мм.

Коефіцієнт тертя для переміщення в трубі:

0,0163.

Відносний крок решітки:

1,26> 1,02значить визначаємо а:

2,9401.

Коефіцієнт тертя для пучка стрижнів:

0,0183

Втрати тиску на тертя:

0,0034 мПа.

Коефіцієнти місцевого опору для вхідної та дистанційної решіток визначаються звуженням потоку в цих решітках. У вхідній решітці потік стискується на 50%, а в дистанційній – на 30%. Звідси:

0,0132 мПа.

Втрати на прискорення:

0,00178 мПа.

Сумарні трати тиску в АЗ:

0,018 мПа.

Отримане значення согласується з наведеним у літературі натиском ГЦН.

Для нейтронно-фізичного розрахунку необхідно значення середньої температури палива та середньої температури на поверхні блоку палива для всього реактора. В проведеному розрахунку ці значення визначенні тільки для найбільш напруженого ТВЕЛу.

В кожному перетині АЗ по висоті визначаємо перепад температури між зовнішньою поверхнею палива та температурою теплоносія, а також між температурою в центрі палива і температурою теплоносія.

Результати розрахунків приведені в таблиці 2.10.

Таблиця 2.10

Z			-0,650	-0,433	-0,217		0,217	0,433	0,650
Средняя температура ТН	276,0	280,0	287,2	295,8	304,2	310,6	314,0
Перепад между внешней	30,6	47,7	53,0	51,2	43,9	32,1	18,5
поверхностью блока и ТН
Сред. Температура пов-ти	326,4	343,5	348,8	347,0	339,7	328,0	314,4
блока
Перепад температур		53,8	100,0	123,0	126,1	110,6	78,9	37,4
между центром горючего и ТН
Средняя температура		335,7	369,9	386,9	389,2	377,7	354,3	323,6
центра горючего

335,4 ^оС.

362,5 ^оС.

Середня температура теплоносія дорівнює 295^оС.

Середня температура на поверхні центрального отвору таблетки дорівнює 362^оС.

При питомому об'ємному навантаженні 108,7 МВт/м³ і відношенні висоти до діаметру 1,125 висота активної зони рівна 1,3 м, діаметр – 1,155 м. Максимальна температура зовнішньої поверхні оболонки твела в центральних ТВС рівна 333,7 °С. Максимальна температура в центрі паливного сердечника рівна 421,9 °С. Запас по критичному тепловому навантаженню рівний 3,13.

Дата добавления: 2015-06-04