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:

Зовнішній діаметр паливної таблетки:

_р

_5,2мм.

П лоща яку займає паливо:

2165,1 мм².

Площа оболонки ТВЗ:

345,61мм².

Площа води:

4665,9 мм².

Площа конструкційних матеріалів:

1312,8 мм².

Уран-водне співвідношення:

0,46

Площа газу:

Теплогідравлічний розрахунок:

Е нтальпія 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

_{0,001303м3/кг. 0,001379 м3/кг.}

0,001454 м³/кг.

Середня швидкість теплоносія:

1,641 м/с.

Е фективна 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:

Е нтальпія 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

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.

З овнішня температура оболонки ТВЕЛу на вході:

_310,1.

_{Результати останні}х розрахунків наводимо в табл.2.5:

Таблиця 2.5:

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.

С ереднє 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.

Т емпература на внутрішній поверхні оболонки ТВЕЛу:

317,3 ํС.

Результати зведемо в табл. 2.6.

Таблиця 2.6

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.

Т емпература на зовнішній поверхні блоку палива в цьому перетині:

317,3 ^оС.

Результати приведені в таблиці 2.7.

Таблиця 2.7

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.

Т емпературний 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

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

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;

д е

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

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.