Файл: Козырев, А. П. Теория тепловых и гидродинамических процессов в атомных энергетических установках учеб. пособие.pdf

Такой характер изменения объясняется неравномер­ ностью распределения касательных напряжений по перимет­ ру стержня. При сближении стержней зазоры между ними уменьоаются, ламинарный и буферный слои соседних стерж­ ней все больие влияют друг на друга, в результате чего скорости, касательные напряжения и локальная теплоотда­ ча в узких сечениях уменьшаются. В плотной упаковке при

s/d = I неравномерность в коэффициентах теплоотдачи на периметре будет максимальной, следовательно, при граничном условии $cf(f)=con&t будет максимальной не­

равномерность распределения температур по периметру стержня.

На р и с .б .15 представлена зависимость осредненного по окружности центрального стержня числа Нуссельта от от­

носительного шага s/o( при

теплоотдача существенно зависит от теплопроводности стержня.

Рассмотренные особенности теплообмена в пучках при ламинарном режиме сохраняют свой характер и при турбу­ лентном режиме. На рис. б .16 показано распределение безразмерной температуры стенки по периметру тепловыде­

рис. 6.17 - распределение локальных тепловых потоков

235

на поверхности стержня при постоянной по периметру тем­ пературе стенки ( tCT = const )•

Указанные особенности сильно усложняют теоретичес­ кий анализ теплоотдачи в сложных каналах типа пучков стержней. Расчет теплоотдачи проводится в основном на базе масштабных и натурных экспериментальных исследова­ ний. Опытные данные показывают, что теплоотдача пучка труб при продольном омывании турбулентным потоком су­ щественно отличается от теплоотдачи круглых труб при

ной решетки). Опытные данные показывают, что теплоотда­

236

личества опытных данных по теплообмену в пучках была получена следующая эмпирическая зависимость, справедли­

Сравнение зависимости (6.55) с опытными данными при­ ведено на рис. 6.18. Приведенные в § 30 данные по гид­ равлическому сопротивлению пучков подтверждают тесную зависимость величин о( к Л пучка от относительного шага. Отсюда также следует, что использование зависимо­

стей, полученных в котельной технике, при расчете теп­ лообмена в каналах реактора стерженькового типа может привести к существенной погрешности в оценке коэффици­ ента теплоотдачи, а следовательно, энергонапряжен­ ности и температурного состояния активной зоны.

237

Другой особенностью пучков является различие в теплогидродинамических характеристиках центральных и периферийных тепловыделяющих элементов. В качестве примера рассмотрим семистержневой пучок, ограниченный

ковой плотности тепловыделений по сечению пучка из У . 58) получим, что

238

Разный подогрев теплоносителей в периферийных и цен­ тральных ячейках определяется как отношением обогрева­ емых периметров, так и разными расходами. Если

d"r *=d?-\ то G 49 = G nf> , НО расход, приходя­ щийся на единицу длины греющего периметра, у периферий­ ных ячеек меньше, а следовательно, и подогрев в этих ячейках будет также меньше. Расчеты показывают, что различие в подогревах центральных и периферийных яче­ ек может составлять десятки процентов. В свою очередь, неравномерность охлаждения периферийных элементов со стороны центральных и периферийных ячеек может привес­ ти к существенному изменению температуры оболочки тепловыделяющего элемента по его периметру. В отдельных случаях эта неравномерность температур может состав­ лять десятки градусов, что может быть причиной допол­ нительных термических напряжений, локальных перегре­ вов и снижения надежности работы тепловыделяющих эле­ ментов. При малом числе элементов в пучке температура теплоносителя в центральной ячейке может существенно отличаться от среднесмешанной, по которой зачастую

формулах нельзя определять как средний расход, поде­ ленный на сечение.

239