4.10 Расчет гидравлических сопротивлений в активной зоне

4.10.1 Полное гидравлическое сопротивление в активной зоне:

Па.

где Δр_{тр i} - потери давления на трение;

Δр_{м i} - потери давления от местных сопротивлений;

Δр_{уск i} - потери давления от ускорения потока;

Δр_{нив i} - нивелирные потери давления.

4.10.2 Потери давления на трение при продольном омывании труб однофазным потоком обусловлены силами вязкости и определяются по формуле Дарси.

Па,

где - коэффициент сопротивления трения;

- длина и эквивалентный гидравлический диаметр канала соответственно;

- средняя плотность потока на участке, кг/м³;

- средняя скорость потока на участке, м/с.

Коэффициент сопротивления трения зависит от режима течения теплоносителя, геометрии канала, шероховатости поверхности, наличия или отсутствия подогрева теплоносителя в канале и т.п.

Для ядерных реакторов наиболее характерен развитой турбулентный режим течения с подогревом теплоносителя. В частности, для ТВС с пучками гидравлически гладких стержней, расположенных в треугольной решетке в широком диапазоне относительных шагов t/d=1…10 и при 2ּ10⁴ <Re<5ּ10⁵ можно пользоваться эмпирической формулой Ушакова П.А.

где

;

- шаг решётки твэлов, м;

- наружный диаметр твэла, м;

- критерий Рейнольдса;

- средняя плотность потока на участке, кг/м³;

- средняя скорость потока на участке, м/с.

- коэффициент кинематической вязкости среды, м² /с;

- коэффициент динамической вязкости среды, Нּс/м², Паּс;

- эквивалентный (гидравлический) диаметр канала, м.

4.10.3 Потери давления от местных сопротивлений

Местные сопротивления обусловлены вихреобразованиями, возникают в местах резкого изменения сечения канала, изгибах канала, преодолении отдельных препятствий. В пределах активной зоны реактора основными местными сопротивлениями являются: сопротивления на входе и выходе из ТВС и сопротивления дистанционирующих решёток:

Па,

где - коэффициент местного сопротивления ТВС.

Коэффициент местного сопротивления рассчитывается с учетом выбранной ТВС. Значения местных сопротивлений с учетом конструкции ТВС представлены в таблице 4.13.

Таблица 4.13 - Коэффициенты местных сопротивления в разных ТВС

	ТВС серийная	ТВСА	ТВСА-Альфа
Число ДР (k)	15	15	13
 для одной ДР	0.5	0.3	0.4
ТВС в целом	8.9	11.5+0.6	13.2

4.10.4 Потери давления от ускорения потока

Изменение скоростного напора учитывается для неизотермических потоков, когда плотности и скорости среды на входе и выходе из участка существенно отличаются, что и обусловливает дополнительную потерю давления.

Па.

4.10.5 Нивелирные потери давления

Гидравлические сопротивления, связанные с преодолением разности высот входного и выходного сечений участка.

Па,

где = 9,8 - ускорение свободного падения, м/с²;

, кг/м³ - плотности воды на высотах входа (h₁), выхода (h₂) и средняя на участке вертикального канала с перепадом высот h = h₂ – h₁, м.

На участке поверхностного кипения объем пузырьков пара незначителен, и это не вызывает существенного изменения гидравлического сопротивления.