Вариант 11

Исходные данные для расчета:

Массовый расход через реактор G = 6310³ [т/ч].

Температура на входе в активную зону t_вх. = 273[С].

Подогрев на активной зоне t = 30[C].

Давление на входе в реактор P=16 МПа

Исходные данные к курсовой работе:

Реактор:

Размер кассеты «под ключ», а	238 мм
Диаметр твэлов, dтв.	9,1 мм
Кластерные каналы	12,6 x 0,85 мм
Центральная трубка	10,3 x 0,65 мм
Кластерные стержни	8,2 мм
Шаг решетки твэл, S	12,75 мм

Длина трубопроводов первого контура:

От реактора до парогенератора	11.5м
От ПГ до ГЦН	13м
От ГЦН до реактора	25,3м
Внутренний диаметр трубопровода	0,87м

Коэффициенты местных сопротивлений.

Активная зона:

Вход в демпферные трубы, ξдт	1,47
Вход в хвостовик кассеты, ξвх.х	1,0
Концевые решетки, ξк.р.	1,15
Дистанционирующая решетка, ξд.р.	0,8
Выход из кассеты, ξвых.к	2,18
Сужение в верхней части, ξсуж.	2

Контур:

ГЗЗ на входе в реактор, ξвх.гзз	0,7
ГЗЗ на выходе из реактора, ξвых.гзз	0,76
Выход из реактора, ξвых.р	0,8
Вход в реактор, ξвх.р	0,6
Изгиб трубопровода на 90˚, ξ90	0,3
Потери в ГЦН, ξгцн	2,5

Парогенератор:

Площадь поверхности теплообмена, F	6486 м2
Количество трубок ПГ, n	14000 шт.
Диаметр трубок ПГ	16 x 1,5 мм

Местные сопротивления:

Вход в коллектор ПГ, ξвх.к.пг	1,0
Вход теплоносителя из коллектора в трубки ПГ, ξвх.тр.пг	0,5
Выход из трубок в коллектор ПГ, ξвых.тр.пг	1,0
Выход из коллектора ПГ, ξвых.к.пг	0,9

Зависимость поправочного коэффициента на плавное расширение от угла расширения:

	4	8	15	30	60	90
Kпр	0,08	0,16	0,35	0,80	0,95	1,07

163 ТВС

109 кластерных 54 СВП

80 стержней 29стержней

поднятых опущенных на 50%

Рассчитаем геометрию ТВС.

1 участок

Длина участка

Гидравлический диаметр участка

П

[м ]

2

лощадь

2 участок

Этот участок является диффузором, на котором происходит переход от круглого к шестиуголь­ному сечению.

В верхнем сечении, данный участок имеет вид шестиугольника. Мы приравняем площадь шестиугольника к площади окружности, чтобы потом найти эквива­лентный диаметр.

,

где - эквивалентный диаметр, - площадь шестиугольника.

На этом участке происходит расширение, найдем угол .

, тогда .

По таблице найдем поправочный коэффициент на плавное расширение:

Найдем коэффициент постепенного расширения:

3 участок

Длина ,

Площадь поперечного сечения ,

Гидравлический диаметр-.

Площадь живого сечения потока =

Смоченный периметр

Где а – сторона шестиугольника =0,136(м)

4 участок

Длина .

Гидравлический диаметр равен гидравлическому диаметру ячейки ТВС:

, где S – шаг решетки твелла

,

.

5 участок

Длина ,

гидравлический диаметр-,

6 участок

Длина ,

гидравлический диаметр-,

площадь поперечного сечения .

Расчет площадей на 4 и 5 участках для различных типов ТВС:

Кластерные открытые: N₁ = 80 шт.

Площадь поперечного сечения на участках 4 и 5 одинакова и равна:

Кластерные стержни опущены на 50%: N₂ = 29 шт.

Площадь поперечного сечения на участке 4: ,

площадь поперечного сечения на участке 5:

С выгорающим поглотителем (СВП): N₃ = 54 шт.

Площадь поперечных сечений остается неизменной на участках 4 и 5 и будет равна:

Определение количества дистанционирующих решеток:

Шаг решеток равен следовательно, количество просветов между решетками равно ,тогда число решеток равно 18 (16-промежуточных, 2-концевых).

Определение динамического коэффициента вязкости и плотности теплоносителя в активной зоне реактора:

Давление и средняя температура теплоносителя в активной зоне:

Р=16 МПа

Для этих параметров определим значения плотности и динамической вязкости, используя таблицу Ривкина:

; ; .

Профилирование активной зоны реактора.

Общий массовый расход через реактор G = 6310³ [т/ч] , или G =17,510³[кг/с].

Расход в реакторе с учетом протекания теплоносителя между чехлами ТВС:

.

Расход по одной ТВС: , где 163-число ТВС.

Этот расход примем на первой итерации за расход во всех трех типах ТВС.

Запишем систему уравнений для определения расходов в ТВС:

где B₁, B₂, B₃ – постоянные, зависящие от коэффициентов сопротивления трения и местных коэффициентов сопротивления, а также геометрии ТВС.

Из этой системы , , ,

Первая итерация:

Число Рейнольдса:, сделаем замену, , тогда .

Расчет в кластерных открытых ТВС:

;

;

;

;

.

При расчёте коэффициента сопротивления трения для чисел Рейнольдса больше 10⁵ воспользуемся формулой Никурадзе :

; ;

.

Для участков 4 и 5 коэффициент сопротивления трения рассчитаем по формуле: , где

, а - относительный шаг решетки.

Запишем константу B₁:

Расчет в кластерных закрытых ТВС:

;

;

;

;

.

При расчёте коэффициента сопротивления трения для чисел Рейнольдса больше 10⁵ воспользуемся формулой Никурадзе :

; ;

.

Для участков 4 и 5 коэффициент сопротивления трения рассчитаем по формуле: , где

,

Запишем константу B₂:

Расчет в ТВС с выгорающим поглотителем:

;

;

;

;

.

При расчёте коэффициента сопротивления трения для чисел Рейнольдса больше 10⁵ воспользуемся формулой Никурадзе :

; ;

.

Для участков 4 и 5 коэффициент сопротивления трения рассчитаем по формуле: , где

,

Запишем константу B₃:

Рассчитаем расходы:

, , .

Вычислим расхождения между расходами в предыдущей и последующей итерациях выраженное в процентах:

; ;

;

Вторая итерация:

Расчет в кластерных открытых ТВС:

;

;

;

;

.

При расчёте коэффициента сопротивления трения для чисел Рейнольдса больше 10⁵ воспользуемся формулой Никурадзе :

;;

.

Для участков 4 и 5 коэффициент сопротивления трения рассчитаем по формуле: , где

,

Запишем константу B₁:

Расчет в кластерных закрытых ТВС:

;

;

;

;

.

При расчёте коэффициента сопротивления трения для чисел Рейнольдса больше 10⁵ воспользуемся формулой Никурадзе :

;;

.

Для участков 4 и 5 коэффициент сопротивления трения рассчитаем по формуле: , где

, .

Запишем константу B₂

Расчет в ТВС с выгорающим поглотителем:

;

;

;

.

При расчёте коэффициента сопротивления трения для чисел Рейнольдса больше 10⁵ воспользуемся формулой Никурадзе :

;

;

.

Для участков 4 и 5 коэффициент сопротивления трения рассчитаем по формуле: , где

,

.

Запишем константу B₃:

=50,897

=52,466

=56,45

До сих пор

Рассчитаем расходы:

,

,

.

Вычислим расхождения между расходами в предыдущей и последующей итерациях выраженное в процентах:

; ;

;

Также при сравнении первой и второй итерации, расхождение между ними оказывается менее 1%.

Потери давления в активной зоне:

Расчет мощности главного циркуляционного насоса (ГЦН).

Т.к. расход G = 5710³ [т/ч], то считаем, что работает четыре ГЦН, расход на каждом из которых равен G/4.

Мощность ГЦН: , где - суммарные потери давления на горячей, холодной ветках, парогенераторе и активной зоне, а - объемный расход на холодной ветке.

Горячая ветка:

Давление и температура теплоносителя на горячей ветке:

t=322[C]

Р=15.679 МПа

Для этих параметров определим значения плотности и динамической вязкости, используя таблицу Ривкина: ; ; .

Запишем уравнение Бернулли для сечений 4 и 3:

, учитывая что V₃ и V₄ равны, получим: .

Расход на горячей ветке: .

Число Рейнольдса на горячей ветке: , где .

Коэффициент сопротивления трения рассчитаем по формуле Филоненко:

.

,

Парогенератор:

Давление и средняя температура в парогенераторе:

t=307⁰ C

P=15.5694 МПа

Для этих параметров определим значения плотности и динамической вязкости, используя таблицу Ривкина:

; ;

.

Расход через парогенератор: .

Расход через одну трубку парогенератора:

Число Рейнольдса в трубке парогенератора: , где , - динамическая вязкость теплоносителя в парогенераторе.

Коэффициент сопротивления трения рассчитаем по формуле Никурадзе:

Длина трубки парогенератора:

.

.

Холодная ветка:

Давление и средняя температура на холодной ветке:

t=292⁰ C

P=15.5314 МПа

Для этих параметров определим значения плотности и динамической вязкости, используя таблицу Ривкина:

; ;

.

Запишем уравнение Бернулли для сечений 1 и 2:

, учитывая что V₁ и V₂

равны, получим: .

Расход на холодной ветке: .

Число Рейнольдса на холодной ветке: .

Коэффициент сопротивления трения рассчитаем по формуле Филоненко:

.

.