4.7 Определение паросодержания при поверхностном кипении

После того как температура оболочки твэла достигнет температуры несколько превышающей температуру насыщения > t_s, начинается поверхностное кипение. На поверхности твэла образуются пузырьки пара, которые отрываясь от поверхности, конденсируются в потоке теплоносителя недогретом до температуры насыщения. Зона начала и конца поверхностного кипения определяется графически (рисунок )

4.7.1 Определение относительной энтальпии в точке начала кипения

Значение относительной энтальпии в точке начала кипения определяются зависимостью

,

где - скорость циркуляции или скорость воды, нагретой до температуры насыщения м/с.

- критическое давление для воды, МПа.

- площадь сечения одной ТВС для прохода теплоносителя, м².

4.7.2 Определение критерия Рейнольдса

где - средняя тепловая нагрузка в расчёте на единицу поверхности ТВЭла кВт/м²,

- плотность воды при давлении насыщения, кг/м³;

- плотность пара при давлении насыщения, кг/м³;

- коэффициент поверхностного натяжения определяется при температуре насыщения t_s, измеряется Н/м.

- коэффициент кинематической вязкости на линии насыщения, м²/с;

- скрытая теплота парообразования, кДж/кг.

4.7.3 Определение массового паросодержания в сечении с относительной энтальпией

Массовое паросодержание х=х₀ в сечении с относительной энтальпией х_отн(z)=0 (без учета проскальзывания на участке поверхностного кипения) определяется по формуле

,

где - истинное объёмное паросодержание в сечении с х_отн(z)=0.

- истинное объёмное паросодержание.

4.8 Расчет распределения температуры ядерного топлива по высоте твэл

4.8 .1 Определение температуры наружной поверхности топливной таблетки:

,

4.8.2 Термическое сопротивление газового зазора (контактного слоя) определяется:

,

где - теплопроводность газового зазора, кВт/(мּК);

- толщина газового зазора;

- диаметр таблетки ядерного топлива, м ;

- внутренний диаметр оболочки ТВЭЛ, м;

- средний радиус зазора, м.

Коэффициент теплопроводности гелия слабо зависит от давления и определяется в основном температурой. Числовое значение коэффициента теплопроводности гелия выбирается из справочных таблиц по средней ожидаемой температуре, исходя из принятого прототипа ТВЭЛ. Коэффициенты теплопроводности гелия при температурах до 800 ^оС при давлении 2 МПа представлены в таблице 4.9.

Таблица 4.9 - Коэффициент теплопроводности гелия при температурах до 800 ^оС при Р= 2МПа

t	200	300	400	450	500	550	600	650	700	750	800
λЗ	0.213	0.244	0.274	0.288	0.302	0.316	0.329	0.341	0.353	0.365	0.376

После этого, задаваясь z_i , вычисляются при средних и максимальных значениях линейной тепловой нагрузки температуры топлива на его поверхности по высоте твэла и. . Результаты расчета температур сводятся в таблицу 10 и 11.