Определение тепловой мощности ВВЭР
| № | Наименование | Обозначе-ние | Размер- ность | Формула или обоснование | Расчет | Резуль-тат |
| 1 | Энтальпия питательной воды | iпв | кДж/кг | При tпв=228 oC и p2=6.8 МПа по программе SteamProperty | - | 981.73 |
| 2 | Энтальпия воды на линии насыщения в ПГ | i′2 | кДж/кг | При p2=6.8 МПа по программе SteamProperty | - | 1257.1 |
| 3 | Энтальпия пара на линии насыщения в ПГ | i′′2 | кДж/кг | При p2=6.8 МПа по программе SteamProperty | - | 2775.1 |
| 4 | Энтальпия теплоносителя на входе в ПГ | i ′1 | кДж/кг | При tвх=294 oC и p1=15.7 МПа по программе SteamProperty | - | 1305.2 |
| 5 | Энтальпия теплоносителя на выходе из ПГ | i ′′1 | кДж/кг | При tвых=323 oC и p1=15.7 МПа по программе SteamProperty | - | 1471.1 |
| 6 | Расход продувки | Dпр | т/ч | 0.005∙D | 0.005·1500 | 7.5 |
| 7 | Расход питательной воды | Dпв | т/ч | D+ Dпр | 1500+7.5 | 1507.5 |
| 8 | Тепловая мощность парогенератора | Q2 | МВт | 
| 
| 747.811 |
| 9 | Кол-во теплоты 1-го контура | Q1 | МВт | 
| 
| 748.56 |
| 10 | Расход теплоносителя в ПГ | Gпг | кг/с | 
| 
| 4512 |
| 11 | Число петель (число парогенераторов) | z | шт | - | - | 4 |
| 12 | Тепловая мощность реактора | N | МВт | N =Q1·z | 748.56∙4 | 2994.2 |
Характеристика ТВС и ТВЭЛа
Таблица 1.3
Характеристика ТВС и ТВЕЛа
| № | Наименование | Обозначение | Размерность | Формула или обоснование | Расчет | Результат |
| 1 | Число ТВЭЛов в ТВС | nтвэл | шт | В соответствии с конструкцией | - | 312 |
| 2 | Шаг решетки | a′′ | м | В соответствии с конструкцией | - | 0.01275 |
| 3 | Размер ТВС “под ключ” | a′ | м | В соответствии с конструкцией | - | 0.234 |
| 4 | Толщина оболочки ТВС | δ | м | В соответствии с конструкцией | - | 0 |
| 5 | Радиус топливного сердечника | r1 | м | В соответствии с конструкцией | - | 0.0038 |
| 6 | Внутренний радиус оболочки | r2 | м | В соответствии с конструкцией | - | 0.0039 |
| 7 | Внешний радиус оболочки | rq | м | В соответствии с конструкцией | - | 0.00455 |
| 8 | Размер ячейки | а | м | В соответствии с конструкцией | - | 0.242 |
|
|
|
1.4. Определение размеров активной зоны при параметрах: m=1, qv=100 
Таблица 1.4
Определение размеров активной зоны при параметрах: m=1, qv=100
| № | Наименование | Обозна-чение | Размер-ность | Формула или обоснование | Расчет | Результат |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 |
| 1 | Температура теплоносителя на линии насыщения | ts | 0С | При р1=15.7 МПа по программе SteamProperty | - | 345.83 |
| 2 | Запас температуры теплоносителя до кипения | δt | 0С | tвых - ts | 345.83-323 | 22.83 |
| 3 | Перепад температур теплоносителя в реакторе | ∆t | 0С | tвых - tвх | 323 - 294 | 29 |
| 4 | Средняя температура теплоносителя | tср | 0С | 
| 
| 308.5 |
| 5 | Средняя теплоёмкость теплоносителя | Ср | 
| При p1=15.7 МПа и tср=308.50С по программе SteamProperty | - | 5.6856 |
| 6 | Расход теплоносителя через реактор | GТ | кг/с | 
| 
| 18160 |
| 7 | Средняя плотность тепловыделений в АЗ реактора | qv | MBт·м3 | Принимаем от 50 до 150 по [ 1 ] | - | 100 |
| 8 | Объём АЗ реактора | Vаз | м3 | 
| 
| 29.942 |
| 9 | Относительная высота АЗ | m′ | - | Принимаем от 0.8 до 1.6 по [ 1 ] | - | 1 |
|
|
|
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 |
| 10 | Диаметр АЗ реактора | D′аз | м | 
| 
| 3.366 |
| 11 | Площадь сечения ячейки | Sяч | м2 | 0.866·а2 | 0.866·0.2422 | 0.051 |
| 12 | Расчетное число ТВС в АЗ реактора | N′твс | шт | 
| 
| 175.417 |
| 13 | Принятое число ТВС в АЗ реактора | Nтвс | шт | Округляем до целого значения | - | 176 |
| 14 | Диаметр АЗ уточнённый | Dаз | м | 
| 
| 3.366 |
| 15 | Относительная высота уточненная | m | - | 
| 
| 0.995 |
| 16 | Высота АЗ реактора | Hаз | м | m·Dаз | 0.8 ·3.626 | 3.354 |
| 17 | Доля теплоты, выделяемой в ТВЭЛах | 
| - | Принимаем по [ 1 ] | - | 0.95 |
| 18 | Тепловыделение в ТВЭЛах | QТ | МВт | 
| 
| 2844.527 |
| 19 | Суммарная поверхность ТВЭЛ | F | м2 | 2·π·rq·Наз·nтвэл·Nтвс | 2·π·0.00455·3.354·312·176 | 5266 |
| 20 | Расход теплоносителя через одну ТВС | GТК | кг/с | 
| 
| 98.022 |
| 21 | Плотность воды | ρв | кг/м3 | При tср=308.5 0С и р1=15.7 МПа по программе SteamProperty | - | 708.62 |
| 22 | Сечение для прохода теплоносителя около одного ТВЭЛа | Sвтвэл | м2 | 0.866·(a′′)2-π·rq2 | 0.866·0.0132- π·0.004552 | 7.577·10- 5 |
Продолжение табл. 1.4
|
|
|
Продолжение табл. 1.4
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 |
| 23 | Сечение для прохода теплоносителя в ТВС | Sвтвс | м2 | Sвтвэл ·nтвэл | 7.577·10- 5·312 | 0.024 |
| 24 | Скорость теплоносителя в активной зоне реактора | WТ | м/с | 
| 
| 5.851 |
1.5. Определение коэффициента запаса по критической тепловой нагрузке при параметрах: m =1, qv =100 
Таблица 1.5
Определение коэффициента запаса по критической тепловой нагрузке при параметрах: m=1, qv=100 
| № | Наименование | Обозна-чение | Размер- ность | Формула | Расчет | Результат |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 |
| 1 | Эффективная добавка отражателя | δ0 | м | Принимаем по [ 1 ] | - | 0.1 |
| 2 | Эффективная высота активной зоны | Hэф | м | Наз +2·δ0 | 3.354+2·0,1 | 3.554 |
| 3 | Коэффициент неравномерности тепловыделения по оси АЗ реактора | Kz | - | 
| 
| 1.488 |
| 4 | Коэффициент неравномерности тепловыделения по радиусу АЗ реактора | Kr | - | 
| 
| 2.077 |
| 5 | Коэффициент неравномерности тепловыделения в объеме АЗ реактора | Kv | - | Kz·Kr | 1.488·2.077 | 3.091 |
| 6 | Средняя тепловая нагрузка на единицу поверхности ТВЭЛ | qF | МВт/ м2 | 
| 
| 0.54 |
| 7 | Максимальная величина тепловой нагрузки на единицу поверхности | qmax | МВт/ м2 | qF·Kv | 0.54·3.091 | 1.67 |
Продолжение табл. 1.5
|
|
|
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | |
| 8 | Теплота парообразования теплоносителя | R | кДж/кг | При р1=15.7 МПа по программе SteamProperty | - | 952.39 | |
| 9 | Величина паросодержания теплоносителя в центральной точке реактора | Хкр | - | | 
| -0.223 | |
| 10 | Критический тепловой поток кризиса первого рода для трубы d=8мм | qкр(8) | МВт/м2 |
| 4.451 | ||
|
| |||||||
| 11 | Критический тепловой поток кризиса первого рода для труб диаметром 2·rq | qкр(2·rq) | МВт/м2 | 
|
| 4.173 | |
| 12 | Коэффициент запаса по критической нагрузке | nзап | - | 
|
| 2.5 | |
1.6. Расчет максимальных температур оболочки ТВЭЛа и материала топливного сердечника при параметрах: m=1, qv=100
Таблица 1.6
Расчет максимальных температур оболочки ТВЭЛа и материала топливного сердечника
| № | Наименование | Обозна-чение | Размер- ность | Формула | Расчет | Результат |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 |
| 1 | Максимальное тепловыделение в центре реактора на единицу высоты ТВЭЛа | qlo | МВт/м | 
| 
| 0.048 |
| 2 | Эквивалентный диаметр сечения для прохода воды | dэкв | м | 
| 
| 6.854·10- 3 |
| 3 | Коэффициент теплопроводности теплоносителя | 
| Вт/(м·К) | При tср=308.5 0С и р1=15.7 МПа по программе International Steam Tables | - | 0.550 |
| 4 | Кинематическая вязкость теплоносителя | 
| м2/с | При tср=308.5 0С и р1=15.7 МПа по программе International Steam Tables | - | 1.203·10- 7 |
| 5 | Критерий Рейнольдса | Re | - | 
| 
| 3.334·105 |
| 6 | Число Прандтля | Pr | - | При tср=308.5 0С и р1=15.7 МПа по программе International Steam Tables | - | 0.8805 |
| 7 | Коэффициент теплоотдачи от стенки к теплоносителю |
| Вт/(м2·К) |
| 42337.9 | |
|
| ||||||
Продолжение табл. 1.6
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 |
| 8 | Перепад температуры между оболочкой ТВЭЛа и теплоносителем в центре реактора | 
| 0С | 
| 
| 37.462 |
| 9 | Координата, в которой температура на наружной поверхности оболочки ТВЭЛа максимальна | Z′ | м |
| 0.419 | |
|
| ||||||
| 10 | Максимальная температура наружной поверхности оболочки ТВЭЛа | tmax.об. | 0С |
| 348.67 | |
|
| ||||||
| 11 | Теплопроводность материала оболочки ТВЭЛа | λоб | Вт/(м·К) | По свойству материала | - | 23.4 |
| 12 | Температурный перепад в цилиндрической оболочке ТВЭЛа | Δnоб0 | 0С | 
| 
| 47.54 |
| 13 | Теплопроводность газа в зазоре | λз | Вт/(м·К) | По свойству материала | - | 5.6 |
Продолжение табл. 1.6
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 |
| 14 | Температурный перепад в зазоре | 
| 0С | 
| 
| 105.156 |
| 15 | Теплопроводность материала топливного сердечника | λс | Вт/(м·К) | По свойству материала | - | 2.3 |
| 16 | Температурный перепад в цилиндрическом сердечнике | 
| 0С | 
| 
| 1568.8 |
| 17 | Перепад температур между теплоносителем и топливным сердечником | 
| 0С | 
| 37.462+47.54+105.156+1568.8 | 1758.99 |
| 18 | Максимальная температура топливного сердечника | tmax.c. | 0С | 
| 
| 2067.49 |
1.7. Численное исследование влияния 
и 
на определяющие параметры реактора
В качестве исходных данных используем результаты, полученные в расчёте с использованием программы Мathcad и произвольно выбранные параметры удельного энерговыделения и относительной величины АЗ реактора.
Таблица 1.7
Определяющие параметры реактора при относительной высоте m = 0.8
| № пп | Удельное энерго-выделение (qv), МВт/м3 | Диаметр АЗ (Dаз), м | Скорость теплоноси-теля (Wт), м/с | Коэф-фициент запаса (nзап) | Макси-мальная темпе-ратура оболочки (tmax.об.), оС | Макси-мальная температура сердечника (tmax.с.), оС |
| 1 | 50 | 4.568 | 3.178 | 3.714 | 343.121 | 1226.58 |
| 2 | 75 | 3.99 | 4.169 | 2.837 | 348.529 | 1653.21 |
| 3 | 100 | 3.626 | 5.048 | 2.345 | 353.049 | 2070.7 |
| 4 | 125 | 3.366 | 5.851 | 2.024 | 356.991 | 2481.15 |
| 5 | 150 | 3.167 | 6.601 | 1.795 | 360.502 | 2885.83 |
Таблица 1.8
Определяющие параметры реактора при относительной высоте m = 1
| № пп | Удельное энерго-выделение (qv), МВт/м3 | Диаметр АЗ (Dаз), м | Скорость теплоноси-теля (Wт), м/с | Коэф-фициент запаса (nзап) | Макси-мальная темпе-ратура оболочки (tmax.об.), оС | Макси-мальная температура сердечника (tmax.с.), оС |
| 1 | 50 | 4.24 | 3.691 | 3.963 | 339.955 | 1223.68 |
| 2 | 75 | 3.704 | 4.835 | 3.025 | 344.699 | 1650.08 |
| 3 | 100 | 3.366 | 6.601 | 2.5 | 348.67 | 2067.49 |
| 4 | 125 | 3.124 | 7.685 | 2.156 | 352.166 | 2477.98 |
| 5 | 150 | 2.94 | 8.654 | 1.917 | 355.078 | 2882.58 |
Таблица 1.9
Определяющие параметры реактора при относительной высоте m = 1.2
| № пп | Удельное энерго-выделение (qv), МВт/м3 | Диаметр АЗ (Dаз), м | Скорость теплоно-сителя (Wт), м/с | Коэф-фициент запаса (nзап) | Макси-мальная темпе-ратура оболочки (tmax.об.), оС | Макси-мальная температура сердечника (tmax.с.), оС |
| 1 | 50 | 3.99 | 4.169 | 4.181 | 337.673 | 1220.85 |
| 2 | 75 | 3.486 | 5.449 | 3.188 | 341.942 | 1646.72 |
| 3 | 100 | 3.167 | 6.601 | 2.636 | 345.469 | 2063.59 |
| 4 | 125 | 2.94 | 7.685 | 2.279 | 348.452 | 2473.44 |
| 5 | 150 | 2.767 | 8.654 | 2.02 | 351.275 | 2877.89 |
Таблица 1.10
Определяющие параметры реактора при относительной высоте m = 1.4
| № пп | Удельное энерго-выделение (qv), МВт/м3 | Диаметр АЗ (Dаз), м | Скорость теплоноси-теля (Wт), м/с | Коэф-фициент запаса (nзап) | Макси-мальная темпе-ратура оболочки (tmax.об.), оС | Макси-мальная температура сердечника (tmax.с.), оС |
| 1 | 50 | 3.791 | 4.618 | 4.376 | 335.951 | 1218.16 |
| 2 | 75 | 3.311 | 6.058 | 3.343 | 339.732 | 1643.12 |
| 3 | 100 | 3.009 | 7.304 | 2.758 | 343.03 | 2059.46 |
| 4 | 125 | 2.793 | 8.511 | 2.386 | 345.719 | 2468.56 |
| 5 | 150 | 2.628 | 9.624 | 2.118 | 348.171 | 2872.13 |
Таблица 1.11
Определяющие параметры реактора при относительной высоте m = 1.6
| № пп | Удельное энерго-выделение (qv), МВт/м3 | Диаметр АЗ (Dаз), м | Скорость теплоно-сителя (Wт), м/с | Коэф-фициент запаса (nзап) | Макси-мальная темпе-ратура оболочки (tmax.об.), оС | Макси-мальная температура сердечника (tmax.с.), оС |
| 1 | 50 | 3.626 | 5.048 | 4.555 | 334.584 | 1215.59 |
| 2 | 75 | 3.167 | 6.601 | 3.475 | 338.091 | 1639.79 |
| 3 | 100 | 2.878 | 7.983 | 2.871 | 341.058 | 2055.2 |
| 4 | 125 | 2.671 | 9.277 | 2.481 | 343.589 | 2463.62 |
| 5 | 150 | 2.514 | 10.508 | 2.204 | 345.808 | 2866.3 |
Из данных таблиц 1.7 – 1.11, для различных значений построим m графические зависимости от удельного энерговыделения.
Рис.1.1. Зависимость скорости теплоносителя в активной зоне от плотности тепловыделения.
Рис.1.2. Зависимость коэффициента запаса по критической тепловой нагрузке от плотности тепловыделения.
Рис.1.3. Зависимость максимальной температуры наружной поверхности оболочки ТВЭЛа от плотности тепловыделения.
Рис.1.4. Зависимости максимальной температура топливного сердечника от плотности тепловыделения.
Исходя из ограничений, наложенных на исследуемые параметры, а именно:
1) Максимальная температура оболочки ТВЭЛа tоб 
352 °С
2) Максимальная температура топливного сердечника tс 2300 °С
3) Скорость теплоносителя находится в пределах 
м/с
4) Коэффициент запаса 1.8 
nзап 2.5
Для каждого параметра при фиксированном m графическим путём определим границы возможного диапазона значений .
Таблица 1.12
Границы возможного диапазона значений при nзап.max = 2.2
| m | 0.8 | 1.0 | 1.2 | 1.4 | 1.6 | |||||
| Параметры | 
| 
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| 150 | 50 | 150 | 50 | 150 | 50 | 150 | 50 | 140.1 | 50 |
| 148.3 | 110.1 | 150 | 120.8 | 150 | 133 | 150 | 142.5 | 150 | 149.2 |
| 93.3 | 50 | 125 | 50 | 150 | 50 | 150 | 50 | 150 | 50 |
| 113.3 | 50 | 113.75 | 50 | 114.67 | 50 | 114.7 | 50 | 115 | 50 |
| Допустимый диапазон | 93.3 | 110.1 | 113.75 | 120.8 | 114.67 | 133 | 114.67 | 142.5 | 115 | 149.2 |
Рис.1.5. Область допустимых значений при nзап.max = 2.2.
При nзап.max = 2.2 нет области допустимых значений, что видно из рисунка 1.5.
Расширим диапазон значений nзап.max = 2.5.
Таблица 1.13
Границы возможного диапазона значений при nзап.max = 2.5
| m | 0.8 | 1.0 | 1.2 | 1.4 | 1.6 | |||||
| Параметры |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| 150 | 50 | 150 | 50 | 150 | 50 | 150 | 50 | 140.1 | 50 |
| = 2.5
| 149.2 | 91.6 | 150 | 100 | 150 | 110 | 150 | 118 | 150 | 123 |
|
| 93.3 | 50 | 125 | 50 | 150 | 50 | 150 | 50 | 150 | 50 |
|
| 113.3 | 50 | 113.75 | 50 | 114.67 | 50 | 114.7 | 50 | 115 | 50 |
| Допустимый диапазон | 93.3 | 91.6 | 113.75 | 100 | 114.67 | 110 | 114.67 | 118 | 115 | 123 |
Рис.1.6. Область допустимых значений.
Координаты точек:
A(91.6;0.8), B(100;1), C(110;1.2), D(115;1.31), E(114.67;1.2), F(113.75;1.0), G(113.5;0.92), H(93.3;0.8).
Рис.1.7. График зависимости m(qv).
Дата добавления: 2019-07-15; просмотров: 646; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!