Определение расхода теплоносителя через активную зону:
Отвод тепла от тепловыделяющих элементов осуществляется теплоносителем, расход которого через активную зону определяется из уравнения теплового баланса в ЯР по параметрам 1-го контура.
, кг/с (2.1)
где Qp - тепловая мощность реактора, кВт;
ψ аз = 0,97…0,99 - доля тепла, выделяемая в активной зоне ЯР;
iвх , iвых - энтальпия теплоносителя на входе и выходе из активной зоны ядерного реактора определяются по заданным давлению и температуре теплоносителя, iвых = f (р; tвых ); iвх = f (р; tвх ), кДж/кг из Приложения 1 (табл. 2) или с помощью с помощью компьюторной программы WaterSteamPro.
Если в пределах изменения давления и температуры, теплоемкость теплоносителя Ср изменяется незначительно, как, например в ВВЭР, где подогрев теплоносителя невелик составляет 30 – 40 ºС, то расход теплоносителя через активную зону можно определить из отношения:
, кг/с (2.2)
tвх , tвых - температура теплоносителя на входе и выходе из активной зоны ядерного реактора, ºС;
|
|
- средняя удельная изобарная теплоемкость, кДж/кг ∙ ºС, определяемая по заданному давлению и средней температуре теплоносителя.
Как видно, определение расхода теплоносителя связано с выбором перепада температуры - одного из ограничивающих факторов. При проведении теплогидравлических расчетов температура теплоносителя на входе и выходе из активной зоны выбирается на основе опыта эксплуатации реактора. Температура теплоносителя на входе в активную зону выбирается из условия получения максимального КПД для всей установки в целом при соблюдении приемлемого уровня безопасности. Предельно допустимая температура теплоносителя на выходе из реактора зависит от ряда параметров. Для водо-водяных реакторов под давлением она ограничена запасом до температуры кипения теплоносителя при заданном давлении.
Определение среднего расхода теплоносителя через одну ТВС:
, кг/с (2.3)
где nтвс - количество ТВС в активной зоне, шт.
Определение среднего расхода теплоносителя в расчёте на один твэл:
, кг/с (2.4)
где n - полное число стержней в ТВС (сумма твэлов, твэгов, каналов под поглощающие элементы ОР СУЗ, центральный канал), шт.
Определение расхода теплоносителя через центральную ТВС:
, кг/с (2.5)
где K R = 1,3 …1,5 - коэффициент неравномерности тепловыделений по радиусу активной зоны.
Определение расхода теплоносителя в расчёте на один твэл в центральной ТВС:
, кг/с. (2.6)
Определение средней скорости движения теплоносителя в ТВС:
, м/с (2.7)
где - средний удельный объем теплоносителя, определяемый по давлению и средней температуре теплоносителя, м3/кг.
|
|
Sтн - площадь проходного сечения теплоносителя в ТВС, м2.
Площадь проходного сечения теплоносителя (Sтн) это такая площадь, которую занимает теплоноситель, проходя через ТВС. Определяется площадь прохода теплоносителя следующим образом: из площади ячейки ТВС вычитаются площади всех конструкционных элементов расположенных в ТВС, т.е. площади всех твэлов, твэгов, каналов для размещения поглощающих элементов органа регулирования, площадь центрального канала для размещения детектора контроля энерговыделения.
Определение средней скорости движения теплоносителя в центральной ТВС:
, м/с (2.8)
Площадь сечения для прохода теплоносителя в ТВС:
для бесчехловой тепловыделяющей сборки:
, м2 (2.9)
для чехловой тепловыделяющей сборки:
, м2 (2.10)
где птвэ - число твэлов в одной ТВС, шт.;
dтвэ - наружный диаметр твэла, м;
п р - число направляющих труб под поглощающие элементы одного ОР СУЗ в ТВС, шт.;
d р - наружный диаметр труб под пэлы ОР СУЗ, м;
d ц - наружный диаметр центральной трубы ТВС, м;
h кл - размер ТВС «под ключ», м;
δтвс - толщина кожуха чехловой ТВС, м.
Скорость движения теплоносителя в активной зоне имеет свои ограничения, которые связаны с появлением такого негативного фактора, как вибрация твэлов в ТВС. Для водо-водяных реакторов под давлением скорость движения теплоносителя не должна превышать 6 м/с в активной зоне, в трубопроводах не более 10 м/с.