Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

Профилирование расходов по тепловыделяющим сборкам реактора необходимо проводить для того, чтобы температура теплоносителя на выходе из активной зоны реактора была одинаковой. В активной зоне теплоноситель греется не равномерно, его температура убывает с удалением от центра реактора к периферии. Нам необходимо, чтобы температура теплоносителя была одинаковой по всем типам кассет.

В данной курсовой работе нам нужно вычислить мощность главного циркуляционного насоса, необходимую для перекачки теплоносителя по петле первого контура ядерной энергетической установки с реактором ВВЭР-1000. Это значение мощности потребуется в дальнейшем для правильного подбора главного циркуляционного насоса.

Исходные данные для расчета

Тепловая мощность реактора Q=2800 [МВт]

Давление в нижнем коллекторе реактора Pн.к.=157 [бар]

Температура на входе в активную зону tвх. = 290[С].

Подогрев на активной зоне t = 30[C].

Исходные данные к курсовой работе:

Реактор:

Размер кассеты «под ключ», H	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
Толщина стенки шестигранного чехла	1,5 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, одт	1,47
Вход в хвостовик кассеты, овх.х	1,0
Концевые решетки, ок.р.	1,15
Дистанционирующая решетка, од.р.	0,96
На сужение в верхней части кассеты, осуж	2
Выход из кассеты, овых.к	2,18

Контур:

ГЗЗ на входе в реактор, овх.гзз	0,7
ГЗЗ на выходе из реактор, овых.гзз	0,76
Выход из реактора, овых.р	0,8
Вход в реактор, овх.р	0,6
Изгиб трубопровода на 90?, о90	0,3
Потери в ГЦН, огцн	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, овх.к.пг	1,0
Вход теплоносителя из коллектора в трубки ПГ, овх.тр.пг	0,5
Выход из коллектора, овых.к.пг	0,9
Выход из трубок в коллектор, овых.тр.пг	1,0

Определение расхода через реактор и через все ТВС

Определим Сp через среднюю температуру и давление в нижнем коллекторе из таблицы Ривкина.

tср

Pн.к.=157 бар

Сp=5648



Расход по одной ТВС

Расчёт геометрии ТВС.

1 участок

Длина участка

Гидравлический диаметр участка

Площадь

2 участок

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

В верхнем сечении данный участок имеет форму шестиугольника. Приравняем площадь шестиугольника к площади окружности, чтобы найти эквивалентный диаметр.

,

- эквивалентный диаметр, - площадь шестиугольника.

На этом участке происходит расширение, найдем угол .

, тогда .

По таблице найдем поправочный коэффициент на плавное расширение:

Рассчитаем местный коэффициент сопротивления на плавное расширение:

3 участок

Длина ,

Площадь поперечного сечения ,

Гидравлический диаметр-

Площадь проходного сечения =

=

где r-радиус вписанной окружности

Смоченный периметр

Где а - сторона шестиугольника

4 участок

Длина .

Гидравлический диаметр равен гидравлическому диаметру ячейки ТВС:

где S - шаг решетки твэла

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 40%: N2 = 29[шт.]

Площадь поперечного сечения на участке 4: , площадь поперечного сечения на участке 5:

С выгорающим поглотителем (СВП): N3 = 54[шт]

Для СВП кассет площадь поперечных сечений будет одинаковой, также она останется неизменной на участках 4 и 5 и будет равна

Определение количества дистанционирующих решеток:

Шаг решеток равен следовательно, количество решеток равно



Вывод зависимостей для определения расхода

Для определения расходов воспользуемся соотношениями:

заменим скорость ;

;

Вынесем за скобку и оставшуюся часть обозначим через

Получим

Где

Для нашего случая запишем

где С1, С2, С3 , - постоянные зависящие от коэффициентов сопротивления трения и местных коэффициентов сопротивления, а также геометрии ТВС.

Из этой системы

, ,

.

Потери давления на различных ТВС ; заменим среднюю скорость ; получим

Перенесем G2 в противоположную сторону, ; обозначим

Тогда можно записать

где - коэффициент местного сопротивления.

Возьмем необходимые для выполнения работы значения удельных объемов и динамической вязкости, из таблиц Ривкина.

t0C	V,м3/кг	С,кг/м3
290	0,001339	746,8259	92.724*10-6
305	0,0013966	716,02463	86.70210-6

Найдем местные потери для разных типов кассет.

Кластерные кассеты, стержни подняты

Кластерные кассеты, стержни опущены



3) Кассеты СВП

Запишем основные соотношения.

Числа Рейнольдса находятся из формулы

где - скорость, -гидравлический диаметр.

Заменим ;

Получим ; обозначим

Тогда можно записать

Перепад давления из уравнения ; заменим среднюю скорость ; получим ;

Перенесем в противоположную сторону, ; обозначим

Можем записать; обозначим

Тогда можем записать

Коэффициент сопротивления трению , так, как в нашем случае числа Рейнольдса будут

В активной зоне коэффициент сопротивления трению будет больше и определяется по формуле

где , при

- относительный шаг решетки твэл

;

- шаг решетки твэл.

;;

Вычислим для каждого участка коэффициенты и .

Для кластерный кассет

1 участок	3 участок
4 участок	5 участок Опущенные на 40%:
6 участок

Для ТВС СВП

Определение расходов по различным типам кассет.

Первоначально числа Рейнольдса будут определятся из условия одинаковости расходов по всем типам кассет.

Из них значения и .

Первое приближение

Кластерные кассеты, стержни подняты

1 участок	4 участок
3 участок	5 участок
6 участок

Кластерные кассеты, стержни опущены

1 участок	4 участок
3 участок	5 участок
6 участок

Кассеты СВП

1 участок	4 участок
3 участок	5 участок
6 участок

Найдем общие потери по длине.

Кластерные кассеты, стержни подняты

Кластерные кассеты, стержни опущены

Кассеты СВП

Определим окончательное значение коэффициентов после первого

приближения, и определим расходы.

Кластерные кассеты, стержни подняты

Кластерные кассеты, стержни опущены

Кассеты СВП

Для определения расходов воспользуемся соотношениями:



заменим скорость ;

;

Вынесем за скобку и оставшуюся часть обозначим через

Получим

Где

Для нашего случая запишем

, ,

.

; ; ;

Вычислим значения расходов по полученным формулам.

II. Проведем второе приближение, используя полученное

значение расходов для разных типов кассет.

1) Кластерные кассеты, стержни подняты

1 участок	4 участок
3 участок	5 участок
6 участок

2) Кластерные кассеты, стержни опущены

1 участок	4 участок
3 участок	5 участок
6 участок

3). Кассеты СВП

1 участок	4 участок
3 участок	5 участок
6 участок

Найдем общие потери по длине.

1). Кластерные кассеты, стержни подняты

2). Кластерные кассеты, стержни опущены

3). Кассеты СВП

Определим окончательное значение коэффициентов после второго приближения, и определим расходы.

1) Кластерные кассеты, стержни подняты

2) Кластерные кассеты, стержни опущены

3) Кассеты СВП

Определим расходы.

Проверим, выполняется ли баланс расходов

-выполняется.

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

; ;

; .

Так как значения расходов во втором и первом приближении отличаются меньше чем на 0,5%, то можно продолжать вычисления с полученными во втором приближении значениями.

Потери давления в активной зоне:



Определение потерь давления на петле

Горячая ветка:

Давление и температура теплоносителя на горячей ветке:

t=313[C]

Р= 15,291 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 Никурадзе:

,

Парогенератор:

Давление и средняя температура в парогенераторе:

t=2990 C

P=15,150 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=2850 C

P=15,109 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 Никурадзе:

.

Суммарные потери давления:

Расчет мощности ГЦН:

.

циркуляционный насос реактор теплоноситель

Список литературы

1. Авдеев Е.Ф., «Расчет гидравлических характеристик реакторного контура».

2. Ривкин С.Л., Александров А.А. «Таблицы теплофизических свойств воды и водяного пара».

Размещено на Allbest.ru