Определение паросодержания при поверхностном кипении

На поверхности оболочки твэла в наиболее нагруженных ТВС возможно появление поверхностного пузырькового кипения, при этом на поверхности твэла образуются пузырьки пара, которые отрываясь от поверхности, конденсируются в потоке теплоносителя недогретом до температуры насыщения. Поверхностное пузырьковое кипение возникает в случае, когда температура наружной стенки оболочки твэла превышает температуру насыщения > t_s. В ВВЭР допускается только неразвитое поверхностное пузырьковое кипение.

При неразвитом поверхностном пузырьковом кипении улучшается отвод тепла с поверхности твэл за счет турбулизации пограничного слоя пузырьками пара, что приводит к уменьшению термических сопротивлений теплоотдачи и увеличению коэффициента теплоотдачи.

Однако при развитом пузырьковом кипении, которое может возникнуть в случае значительного увеличения тепловой нагрузки, происходит интенсивное образование пузырьков на поверхности твэла, что приводит к негативным явлениям: значительным термическим напряжениям материала оболочки твэла, гидрированию (интенсивному взаимодействию материала оболочки твэла с водой), в результате чего толщина оболочки уменьшается, а вероятность образования микротрещин увеличивается. Через эти микротрещины радиоактивные вещества попадают в контур циркуляции теплоносителя.

Зона начала и конца поверхностного кипения определяется графически. Для этого строятся зависимость средней и максимальной температуры наружной оболочки твэла по высоте и температура насыщения. Пример построения показан на рис.5 (см. прил.1). Пересечение данных температур даст зону поверхностного кипения. Координаты начала и конца поверхностного кипения необходимо обозначить на графике. Количественное определение паросодержания в зоне поверхностного кипения возможно только по экспериментальным данным. Имеются аппроксимирующие зависимости, позволяющие рассчитать как массовое, так и объемное паросодержание на этом участке. Для того, чтобы рассчитать относительную энтальпию в точке кипения для начала необходимо рассчитать величину критерия Рейнольдса.