сн у ет о влиянии центров друг на друга.
С ростом тепловой нагрузки эффективность каждого центра при их совместной работе растет, поскольку паро вой пузырь увлекает в этом случае из пограничного слоя больше жидкости, чем при изолированной работе.
Тепло, передаваемое теплопроводностью через лами нарный подслой при отсутствии кипения, увеличивается при кипении за счет вынужденной конвекции, создаваемой пузырями.
При расчете реакторов с водой под давлением и реак торов кипящего типа необходимо определить границы зоны без кипения, зоны кипения с иедогревом и зоны с объем ным кипением. Эти зеиы различаются коэффициентами теп лоотдачи, гидравлическим сопротивлением и истинным объемным паросодержанием. Границы зон определяют при менимость расчетных формул для области конвективного теплообмена без кипения и с кипением.
Б водо-водяном реакторе, как это видно из рис. 8.10, зона кипения с недогревом может иметь значительную протяженность, несмотря на то что на выходе из реакто ра обеспечивается недогрев жидкости до кипения. Коор-
динаты точек |
начала |
/*г\ и конца |
П-К” кипения |
с недогревом |
могут |
быть найдены как |
корни уравнения |
i ( i ) ' 1п.к(*> = 0 , |
(8.26) |
где
(8.27)
о
(ZJ - энтальпия потока, при которой |
в данных |
режимных условиях С |
р , ИЯ |
) имеет |
место кипение с недогревоы. |
|
Экспериментальное исследование условий возникнове ния поверхностного кипения в широком диапазоне изые-
Рис. 8 .10 . Характер |
изменения энтальпии теплоносителя |
и энтальпии поверхностного кипения по длине |
реактора |
с водой под давлением |
нения режимных параметров было выполнено Н.В.Тарасовой и В.Н.Орловым [ з ч ] , которые фиксировали границу зоны кипения с недогревом в том сечении канала, начиная с которого температура стенки в данных условиях остава лась постоянной (рис. 8 .I I ) . В результате построения
экспериментальных графиков температуры стенки при ки пении и без кипения была получена зависимость, опреде ляющая условия возникновения кипения воды о недогревом:
где |
- |
тепловой поток в данном сечении, вт/м2; |
|
- |
эквивалентный диаметр канала, м; |
|
- |
массовая скорость теплоносителя,кг/м?сек$ |
|
- |
энтальпия воды на линии насыщения,кдж/кг. |
Рис. 8 .I I . |
К определению границы начала кипения |
|
с недогревом |
Зависимость |
(8.28.) была проверена для кольцевых кана |
лов в условиях одностороннего и двухстороннего обогре
ва [ 81 ] . Она такие |
хорошо |
согласуется с опытными дан |
ными [ 75 ] , где |
переход |
от конвективного теплообме |
на без кипения к пузырьковому кипению определялся по перегибу кривой гидравлического сопротивления.
Зависимость (8.28) получена в следующем диапазоне изменения режимных параметров*
р - 4,9 f 19,6 Мн/м2*
= 1300 г 5000 кг/м ?сек|
9 = (0,58 V 1,74) Юбвт /н 2.
Для каналов с геометрией, отличной от трубы, а также при режимных параметрах, выходящих за пределы использо
вания формулы Тарасовой, величина |
гпк |
может быть най |
дена |
из следующих соотношений при допущении y(l)- const, |
В |
точке |
|
|
температурный напор равен |
|
|
|
|
|
|
паи |
^ |
|
|
|
|
|
|
^Ст ' |
±п.к = |
u~dK 9 |
|
|
|
(8.29) |
где |
- |
коэффициент |
теплоотдачи |
при вынужденном |
|
|
движении жидкости без кипения. |
|
|
U .другой стороны, в области объемного |
кипения |
имеем |
|
ст |
= |
£ + |
— |
• |
|
|
|
(8.30) |
|
|
|
cZ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
о. к |
|
|
|
|
|
Подставляя (8.30) в |
(8 .2 9 ),получим |
|
|
|
|
|
нач |
|
|
|
|
|
/ |
|
|
|
|
|
^п.к |
|
|
|
|
|
|
|
(8.31) |
или, умножая (8.31) на удельную теплоемкость |
Ср, |
найдем энтальпию |
потока, |
соответствующую началу |
по |
верхностного кипения> |
|
|
|
|
|
|
|
|
.ноч |
|
|
|
|
|
|
|
|
(8.32) |
|
1п.к : |
|
|
|
|
|
|
|
|
Коэффициент теплоотдачи |
°*-о.к может |
бнть найден |
по |
формулам для движения кипящей воды, |
рассмотренным |
|
выше. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Как следует |
|
из |
зависимостей |
(8.28) |
и (8 .32), |
за |
кон |
изменения |
in K (Z) |
по |
высоте канала (см. рис.8.10) |
существенно зависит от закона тепловыделений |
<£(?-) , |
при этом поверхностное кипение всегда имеет место при |
|
> 1пот> ip.к в |
п о т о к е * |
|
|
|
|
|
|
В реакторе кипящего типа зона кипения с недогревом переходит в зону объемного кипения. Качественная кар тина изменения энтальпии потока, энтальпии кипения с недогревом и тепловыделений по высоте активной зоны показана на рис. 8.12. Координата точки начала объем
ного кипения * определяется из решения уравне-
V, л
ния
(8,33)
После определения длины зоны кипения с недогревом определяется гидравлические сопротивления и истинное объемное паросодержание <Рп.к в зоне. Величина УЪк’ определяя плотность пароводяной смеси, позволяет уточ нить нейтронно-физические характеристики размножающей среды в зоне кипения с недогревом, коэффициент паровой
реактивности, распределение нейтронного |
потока |
и мощ |
ности |
реактора. Надежных аналитических |
методов |
расче |
та % |
к ь настоящее время нет. Это обусловлено |
тем, |
что двухфазный поток является термодинамически неравно весным. Конденсация пара при кипении с недогревом проис ходит не мгновенно, а с какими-то конечными скоростями.
Двухфазный поток с недогретой жидкой фазой содержит значительно больше пара, чем можно предполагать на основании расчета по тепловому балансу. Определение гидродинамических характеристик двухфазных неравновес ных потоков производится в настоящее время лишь на ос новании экспериментальных данных. В частности, установ лена возможность достижения значительных паросодержа-
ний (до |
0 ,5 ) |
в зоне кипения с недогревом и в сечении |
канала, |
где |
начинается объемное кипение, т .е . где |
кассовое паросодержание х , определенное по тепло вому балансу, равно нулю. Об этом свидетельствуют, на
пример, опнтнне данные |
Руаяи £ 88 J , |
представленные на |
рис. 8.13 и полученные |
для кольцевого |
канала 25 х 12мм. |
Рис. 8 .12 . Зоны |
кипения, с |
недогревом и объемного |
|
кипения в к тянем реакторе |
Существование значительной переходной зоны, в кото |
рой при |
г ^ ^ ^ ^ х ^ с о х р а н я е т с я |
недогрев воды до состо |
яния насыщения, приводит к тому, что в начале зоны |
объемного |
кипения |
при малых |
х |
в действительности |
происходит кипение с недогревом, а истинное объемное паросодержание может превосходить по величине расход
|
|
|
|
|
ное объемное паросодержание |
jh |
, являющееся в су |
щности балансной величиной |
(рис. |
8 .14). |
|
Влияние основных параметров на |
величину |
ис |
следовано недостаточно. В одной из |
ранних работ |
|бО ] |
для трубы диаметром 5,6 |
мм методом меченых атомов |
|
(регистрацией излучения |
радиоактивной соли, вводимой |
