вивавдихся на всей длине канала, а обработку опытных данных следует производить по глобальным параметрам,
используя в качестве искомой величины не |
^ |
, а |
предельную, или критическую, мощность |
# |
в |
зависи |
мости от параметров потока. Величина |
Q |
‘представля- |
ет собой интегральный тепловой поток на всем экспери
ментальном участке. |
В ряде работ, например в |
[86 J , |
было показано, что |
такой метод обработки данных |
позво |
ляет получить |
достаточно общие расчетные рекомендации, |
пригодные для |
расчета кризисов |
теплообмена в каналах |
с любым законом тепловыделения |
по длине. |
Вопрос о влиянии закона тепловыделения на кризис теплообмена первого рода требует дальнейшего теорети ческого и экспериментального изучения. Распространен ные в инженерной практике эмпирические зависимости, полученные при равномерном тепловыделении, могут служить для приближенной оценки кризисных условий с последующей дополнительной корректировкой коэффици
ента запаса по критической нагрузке. Приведем некоторые расчетные зависимости, которые могут служить лишь в ка честве первого приближения. Более точные расчеты на стадии технического и рабочего проектирования должны основываться на результатах полномасштабных экспери ментов.
В случае течения недогретой до кипения воды в круг лых трубах можно использовать зависимость В.И.Субботина, Б.А.Зенкевича [73 ]
ккал/м^*ч (8.47)
Формула (8.47) получена в следующем диапазоне измене ния основных режимных и геометрических параметров:
■е
р140 т 210 кгс/см2;
AtH |
10 т 100°С* |
р и л |
830 |
-ь 5000 кг/м2, сек* |
°<тР |
4 |
12 мм* |
340 т 660 мм.
Критический тепловой поток при течении недогретой до кипения воды в цилиндрических трубах и пучках глад ких стержней при их продольном обтекании можно опреде лять по критериальной зависимости Г.В.Алексеева и дру гих авторов Г 3 J :
к - к°’ь6(но-емос) |
1+ |
0,75 Ю 6 |
|
/0,5(8.48) |
|
|
|
|
( 7 , к 1 0 ъи ) ) ( Ш ё к г °‘ Ь х ) |
где |
|
|
|
|
ос - i - I |
к = — р ]1- |
6иЛр |
k . * L - |
К у |
I |
/ |
о" |
» |
Формула (8.48) применима |
при следующих значениях пара |
метров: |
|
|
- для каналов трубчатого типа |
40 < р |
sg |
210 кгс/сы2* |
0 ,5 < |
^ |
14 м/сек* |
2sc 200°С*
-для пучков стержней
|
180 |
< |
|
/° |
210 кгс/см2* |
|
0,5 |
< |
|
|
8 м/сек; |
|
Ю |
^ |
Л1«£40°С. |
|
|
|
|
П |
|
При вынужденном движении пароводяной смеси в тру |
бах те |
же авторы |
[ |
3 |
] предложили другие расчетные |
зависимости: |
|
|
|
|
- в |
диапазоне |
давлений |
р = 40 f- 100 кгс/см2 |
|
[№ ,5 -10V ?b - x p - ЪбОга/>\О,№5 |
вт/м2, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(8.49) |
где |
т { |
= 3,48 - |
0,129 |
• ГО"5-* |
при |
с/ - 4 |
- |
Т 12 |
**» |
|
|
= 550 г 5000 кг/м2, сек; |
|
|
- |
в диапазоне |
давлений |
р |
= |
100 |
4 200 |
кгс/см2 |
|
|
|
|
|
|
m/zp>\3,2 |
|
8 Ю9 |
4,58 |
|
|
|
|
|
|
|
& |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
i+ 3600и?р)к |
-,1вт/м( |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(8.50) |
где |
/г |
= 0,56 |
- |
0,0189— |
; |
|
|
г?" |
|
|
/я = 0 , 7 ^ |
- 0 ,4 ; |
|
к |
- |
1,13 |
+ |
3,6 |
- |
0,45 л :. |
|
|
|
Предел применимости формулы |
(8 .50): |
|
|
1100 |
|
г^/> |
=£ |
5000 |
кг/м2, |
сек; |
0 |
я- ^ |
0 ,4 ; |
d 3 |
= |
4 4 |
12 |
мм. |
|
|
|
|
|
|
|
Одним из путей увеличения энергонапрякенности на |
единицу объема активной зоны реактора |
является увели |
чение отношения обогреваемого периметра к площади про ходного сечения потока, что обусловило широкое приме нение в действующих и проектируемых реакторах сборок стержневых ТВЭЛ. Теплообмен и гидродинамика в таких сборках изучены недостаточно. Это связано с тем, что ячейки сборок имеют сложную и неодинаковую геометрию, различные площади проходного сечения, различную плот ность теплового потока, суммарное тепловыделение и приросты энтальпии теплоносителя. Экспериментальные данные по пучкам плотных упаковок стержней не всегда согласуются между собой. Трудоемкость проведения эк спериментов с пучками сильно возрастает, поэтому ис следования, как правило, ограничены малыми областями
режимных, параметров и в основном применимы для кон кретных аппаратов.
Как известно, в кассетах ТВЭЛ в целях предотвраще ния деформации стержней от действия тепловых, гидродина мических и других усилий они по всей длине дистанционируются разными устройствами. Сложная геометрия рабочих каналов и наличие в них дистанционирувдих устройств существенно влияют на гидродинамику потока жидкости, а вместе с тем и на кризис теплообмена. Поэтому в ка налах со сложной геометрией можно ожидать отклонения от.существующих зависимостей, полученных для каналов
простой Формы. |
|
Так, авторы работы [?о|отмечали, что ^ |
пучка стерж |
ней значительно ниже (до 2 раз),чем для труб,что объяс няется теплогидравлической неравноценностью ячеек про ходного сечения и неодинаковым удельным тепловыделе нием на единицу объема охлаждающей жидкости. В усло виях недостаточно хорошего перемешивания потока и от сутствия турбулентного обмена между ячейками это при водит к неравенству скоростей и энтальпии в разных зонах сечения. В то же время дистанционирущие устрой ства способствуют перемешиванию потока и выравниванию значений энтальпии теплоносителя в отдельных ячейках канала, что приводит к увеличению ^ . Особенно эффективным является дистанционирование с помощью спи ральных навивок различного типа, закручивающих двухфаз ный поток под действием центробежной силы.
Закручивающие |
устройства могут быть различного типа: |
в виде |
скрученной |
ленты, |
проволочных и ленточных спи |
ральных |
вставок, |
труб с |
внутренним спиральным ореб- |
рением |
(накаткой) |
[ 18, |
31 ] . |
Исследование интенсификации теплообмена при кризисе
кипения, выполненное Роузом [8 7 ] , показало, что дистанционирование в кассете ТВЭЛ навитыми по спирали
лентами |
повышает |
абсолютное значение |
£ |
в среднем |
на 70 - |
100#, как |
при недогреве, так |
и в |
Области паро |
водяной смеси. Закрученная лента завяхряет поток жид кости, т .е . принудительно турбулизирует пристенный слой жидкости, препятствуя образованию сплошной паро вой пленки на тепловыделяющей поверхности. При течении пароводяной смеси спиральная навивка вызывает отбрасы вание на поверхность нагрева диспергированных в потоке капель жидкости, обеспечивая тем самым постоянную под питку водяной пленки, смачивающей тепловыделяющую по верхность. И в том и в другом случае кризис кипения затягивается. Использование интенсификаторов теплооб мена является надежным средством повышения критических тепловых нагрузок при кипении и исключения кризиса теплообмена второго рода, вплоть до паросодержаний, близких к единице. Однако при выборе закручивающего устройства необходимо учитывать степень увеличения гидравлического сопротивления закрученного потока.
На возникновение кризиса кипения креме дистанционирующих устройств могут влиять такие геометрические факторы, как длина обогреваемой части сборки, межстер жневые и периферийные зазоры, форма решетки расположе ния ТВЭЛ, количество стержней, отношение обогреваемого периметра сборки к полному смоченному периметру и т .д . Точную оценку влияния этих факторов можно сделать только постановкой специальных опытов.
Большое экспериментальное исследование по определе нию критических тепловых потоков при продольном обтека нии семистержневого пучка гладких стержней водой и па роводяной смесью было выполнено В.Н.Смолиным и В.К. По ляковым [70 ] . Полученные авторами [70] опытные дан-
