Файл: Лабинский Ю.В. Корабельные ядерные реакторы учеб. пособие.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 24.07.2024
Просмотров: 102
Скачиваний: 0
насыщения всего яа 6 -8°. Если, например, давление в контуре будет равно 150 кг/см2 , тс температура стеюси может составить 347-350°С. Таку* техяівратуру выдержи вают многие конструкционные материале, В результате этог* выбор оптимальнаго варианта водо-водяного ядерного реактора целесообразно проводить исходя иг опре деленного запаса по критической тепловой нагрузке.
Для расчетов на стадии предэскизного проектирова ния при определении критических тепловых нагрузок мо жет быть использована известная формула В.А. Зенкевича в В.Н. Субботина [5]
%p =^ o o ( a ; r f( ts- t J о ,зз/ |
О |
-IS |
|
|
(108) |
||
|
• t / '- t / ' |
|
|
где w f i - весовой расход води* |
кг/м2* сек j |
|
ИI
V |
i t / - |
удельный объем пара |
и воды на линии насы |
||
|
|
щения при давлении теплоносителя в реакто |
|||
|
|
ре, ж3/ к г ; |
|
|
|
t |
a t r- |
теипература насицения, |
соответствующая дав |
||
|
|
лению теплоносителя |
в |
реакторе, и темпера |
|
|
|
туре |
теплоносителя, |
град. |
|
|
Формула (108) |
применима при давлениях теплоносителя |
1*0-210 кг/см2 и недогреве воды до кипения ІО-ІОС град. Величина критической тепловой нагрузки изменяется
по высоте канала. При входе в канал она имеет наиболь шее значение, при выходе из канала - наименьшее. Это объясняется тем, что температура теплоносителя ио вы соте канала увеличивается. Действительная тепловая на
грузка, которую мы обозначаем через |
, также ме |
няется по высоте канала [см .(*б)]. |
Таж как критическая |
идействительная тепловые нагрузки являютея функциями
90
координаты 2 » то к запас по критической тепловое на грузке иеняетсл по высоте капала.
Условно отсутствия кризиса кипения выполняется,если
Ж
? к р
1
во всех сеченлях рабочего канала.
При оценке запаса по критической тепловой нагрузке
действительная тепловая нагрузка увеличивается с целью учета возиехншс технологических и эксплуатационных от клонений. Окончательно запас во критической нагрузке определяете! по форцуле (87), которая может быть запи
сана в виде |
, |
|
и |
S т і п . ё _ |
Р |
|
' |
/ |
т«х.\г |
|
|
|
(Чн* ) |
(109) |
|
где |
mtrj |
с |
учетов коэффициентов горя |
|
рассчитывается |
||||
|
чего канала, приведенных в табл. 2 |
$ |
||
|
пах. |
|
|
|
цг рассчитывается с учетов части коэффициентов горячего капала (си .табл. 2 ), оказывающих влияние на увеличение теплоотвода от поверх ности ТВЭЛ к теплоносителю.
По величине (р™ *) * л выбираться опти
мальный вариант активной зоны водо-водяного ядѳрного реактора. Для выбранного варианта должна быть проворе на температура материалов ТВЭЛ.
Температуру оболочек тепловыделжщмх элементов та»
ких реакторов ебмчио ирмходится определять в |
два приб |
|
лижения. В нервом приближения для нескольких |
значений |
|
координат* |
определяется температура оболочки в |
иредиоложелми, что кипение отсутствует. Для участка с пристеночным кииениеи температура оболочки пересчиты вается е учетом пристеночного кипения.
§ 13. Особенности теплового расчета ядевных реакторов с кольпевнми и сотовыми ТВЭЛ на стадии предэскизного проектирования.
В корабельных ядерных реакторах могут использовать ся рабочие каналы с кольцевыми ТВЭЛ и со сборками коль цевых тепловыделяющих элементов. Для расчета темпера тур ТВЭЛ и критических тепловых нагрузок необходимо знать распределение теплоносителя и тепловыделений по отдельным кольцевым каналам.
Рассмотрим прежде всего особенности теплового рас чета реактора, в рабочих каналах которого находятся оди ночные кольцевые тепловыделявдие элементы (см.рис. 13). Часто для таких каналов расходы теплоносителя по внут реннему и внешнему каналам определяются таким образом, чтобы получить равенство температур теплоносителя в них в любом сечении рабочего канала. В этом случав рас чет кольцевого ТВЭЛ с двухсторонним охлаждением выпол няется методом последовательных приближений в следую щем порядке:
I . Принимается несколько значений соотнояений рас
ходов теплоносителя через внутренний и наружные каналы
Gт£ н GтН
2 . Для принятых соотношений |
находятся |
значения осн и ы 6н |
|
92
3 . По зн ачен ія |
d f |
и |
ы_*н |
определяются велн- |
||||
п вн |
■ £ |
н |
, а |
т а к » |
значение |
г |
|
|
чгаы к , |
Ы. |
п |
||||||
а- |
|
’ |
|
Rся |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
„ вычисляют |
||
4 . По получения |
значения |
и |
z» |
ся нравая и левая части уравнения (75) и наносятся на граф я (рис. 18).
5 |
. Пересечение кривых, |
|
|
изображающих правую н ле |
|
||
вую части уравнения (75), |
|
||
определи распределение |
|
||
расхода |
теплоносителя нс |
|
|
каналах, |
а следовательно, |
|
|
и распределение тепловыде |
|
||
лении |
по |
этих каналах. |
|
6 |
. После определен» |
? к . и # определен.» рос- |
|
расхода теплоносителя и |
пределения расхода тен |
||
теплов ой нагрузки поверх- |
|
||
ности нагрева при поиецн |
ноя; 2 - правил часть |
||
выражения (74) обычны* по- |
Уравнения |
рядкох хогут быть виредележн температуры всех частей ТВЭЛ для любого сечения хавала г .
Из приведенного выше рассмотрения следует, ‘что для кольцевых ТВЭЛ с двухсторонних охлакхеннеи равенство текнѳратур теплоносителя на выходе нэ наружного и внут реннего каналов кокет быть получено нрн вполне опреде ленном распределении расходов теплоносителя по каналам
н |
|
расходов |
|
С т I Ст . При любых другях сеотнѳнениях |
|||
температуры теплоносителя |
в любой сечении |
г |
, хроме |
входного сечения г = 0 , |
будут различный для |
внешне |
|
го и внутреннего каналов. |
В зтоы случае нѳременныки по |
высоте ядерного реактора будут т* н , у * ѵ.
Изменение тепловой нагрузки поверхностей нагрева
93
по оси делает невозможным получение приемлемого для расчетных целей выражения для t n .
В большинстве ядерных реакторов используются коль цевые ТВЭЛ, в которых не приценяются специальные ыеры для организации распределения потоков теплоносителя по каналам (щелям). В такИх ТВЭЛ распределение расхода теплоносителя определяется гидравлическими сопротивле ниями каналов (щелей). Для этих каналов температура ядерного горючего и материала оболочек может быть опре делена приближенным методом в следующем порядке:
1. Исходя из гидравлических сопротивлений внешнего и внутреннего каналов, определяют расходы теплоносите
ля |
С тн |
и |
О т • |
|
|
|
|
2 . По расходам теплоносителя рассчитывают коэффици |
|||||||
енты |
Ы.ІН |
и |
ос . |
|
г ң |
. |
|
|
|
|
|
м |
|
г SH |
|
|
3. Принимая в первом приближении |
t T |
- t r , по |
||||
формуле |
(19) |
определяют |
. |
г |
|
||
4 . |
Используя полученное |
значение |
по форму |
лам (74) - (75), |
определяют температуры |
ядерного |
горю |
чего t м . Для |
тонких блоков ядерного |
горючего |
и ма |
лых перепадов температур теплоносителя по длине |
канала |
полученные по этим формулам значения температур |
t n |
26н
иt п будут мало отличаться друг от друга. Перейдем теперь к рассмотрению особенностей тепло
вого расчета ядерного реактора со сборками концентри ческих кольцевых ТВЭЛ. Выше уже указывалось, что подоб ные сборки характеризуются двумя особенностями. Одна из них состоит в том, что количество тепла, генерируемое отдельными ТВЭЛ, различно. Другая особенность заключает ся в том, что теплоноситель, протекающий между двумя кольцевыми элементами, воспринимает тепло от двух ТВЭЛ.
94