Расчет гидравлических характеристик реакторного контура - Курсовая работа

бесплатно 0
4.5 106
Профилирование расходов по тепловыделяющим сборкам активной зоны реактора ВВЭР-1000. Определение расхода теплоносителя через межкассетные зазоры и доли тепла, перетекающего в межкассетное пространство. Расчет мощности главного циркуляционного насоса.


Аннотация к работе
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. На этом участке происходит расширение, найдем угол . По таблице найдем поправочный коэффициент на плавное расширение: Рассчитаем местный коэффициент сопротивления на плавное расширение: 3 участок Площадь поперечного сечения на участках 4 и 5 одинакова и равна: Кластерные стержни опущены на 40%: N2 = 29[шт.

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 Рн.к.=157 [бар]

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

Подогрев на активной зоне Dt = 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, ?дт 1,47

Вход в хвостовик кассеты, ?вх.х 1,0

Концевые решетки, ?к.р. 1,15

Дистанционирующая решетка, ?д.р. 0,96

На сужение в верхней части кассеты, ?суж 2

Выход из кассеты, ?вых.к 2,18

Контур: ГЗЗ на входе в реактор, ?вх.гзз 0,7

ГЗЗ на выходе из реактор, ?вых.гзз 0,76

Выход из реактора, ?вых.р 0,8

Вход в реактор, ?вх.р 0,6

Изгиб трубопровода на 90?, ?90 0,3

Потери в ГЦН, ?гцн 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, ?вх.к.пг 1,0

Вход теплоносителя из коллектора в трубки ПГ, ?вх.тр.пг 0,5

Выход из коллектора, ?вых.к.пг 0,9

Выход из трубок в коллектор, ?вых.тр.пг 1,0

Определение расхода через реактор и через все ТВС

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

Рн.к.=157 бар

Ср=5648

Расход по одной ТВС

Расчет 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 ?,кг/м3 m

290 0,001339 746,8259 92.724*10-6

305 0,0013966 716,02463 86.702*10-6

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 .ru
Заказать написание новой работы



Дисциплины научных работ



Хотите, перезвоним вам?