- •Институт атомной энергетики
- •Курсовой проект
- •Исходные данные:
- •Перечень принятых обозначений и сокращений
- •Введение
- •4. Расчёт распределения температуры теплоносителя по высоте активной зоны реактора
- •4.1. Построение зависимости изменения температуры теплоносителя по
- •5. Расчёт коэффициента теплоотдачи
- •5.1 . Определение полного смоченного периметра твс
- •5.2. Определение эквивалентного диаметра
- •5.3. Определение критерия Рейнольдса
- •5.4. Определение критерия Прандтля
- •5.5. Определим критерий Нуссельта
- •5.6. Определение коэффициента теплоотдачи при конвективном теплообмене
- •6. Расчёт распределения температуры стенки твэ по высоте твс
- •6.1. Определение термического сопротивления теплоотдачи
- •6.2. Определение температуры наружной поверхности оболочек твэ.
- •7. Определение координат и паросодержания зоны поверхностного кипения
- •8.2. Определение температуры наружной поверхности ядерного топлива
- •8.3. Определение температуры топливного сердечника
- •9.Определение запаса до кризиса теплоотдачи
- •9.1. Определение истинных тепловых нагрузок для средней и максимальной тепло-
- •9.2. Определение критических тепловых нагрузок по высоте твЭла
- •9.3. Определение запаса до кризиса теплоотдачи
- •Заключение
- •Список литературы
СЕВАСТОПОЛЬСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ЯДЕРНОЙ
ЭНЕРГИИ И ПРОМЫШЛЕННОСТИ
Институт атомной энергетики
Кафедра ЯППУ
«К защите»
Руководитель работы
________________ Шаповаленко В.В.
(подпись) (фамилия)
___________________
(дата)
Курсовой проект
По дисциплине “ТГР ЯР”
на тему
«Теплогидравлический расчёт ядерного реактора»
Студент____________142 класса Пожарский С.В.
(подпись) (фамилия, инициалы)
Дата защиты __________
Оценка_______________
Руководитель работы____________ Шаповаленко В.В.
(подпись) (фамилия, инициалы)
Севастополь - 2012 г
Исходные данные:
Тип реактора – ВВЭР;
Тепловая мощность реактора – 3300 МВт;
Давление теплоносителя – 16 МПа;
Температура теплоносителя на входе в ЯР – 291оС;
Температура теплоносителя на выходе из ЯР – 323оС;
Ядерное топливо – UO2;
Тип ТВС – ТВСА;
Высота ТВС – 4570.10-3 м;
Размер под ключ – 0,235 м;
Длина ТВЭЛ – 3836.10-3 м;
Тепловыделяющие элементы – стержневые;
Высота активной зоны – 3530.10-3 м
Решётка ТВЭЛ – треугольная с шагом 12,75.10-3 м;
Полное число стержней в ТВС – 331;
Число ТВЭЛов в ТВС – 312 шт;
Наружный диаметр ТВЭЛ – 9,1.10-3 м;
Толщина оболочки – 0,65.10-3 м;
Число направляющих каналов – 18 шт;
Наружный диаметр направляющего канала – 12,6.10-3 м;
Центральный канал – 1 шт;
Наружный диаметр центрального канала – 13.10-3 м;
Диаметр топливной таблетки / диаметр отверстия в топливной таблетке –
(7,6/1,2).10-3 м;
Число ТВЭГов – 0 шт.;
Толщина газового зазора – 0,1.10-3 м;
Материал оболочки ТВЭЛа, ДР, НК – циркониевый сплав;
Число и тип дистанционирующих решеток – 15 шт.
Перечень принятых обозначений и сокращений
а.з. – активная зона;
АЭС - атомная электрическая станция.
ВВЭР - водо-водяной энергетический ядерный реактор.
ГЦН - главный циркуляционный насос.
КПД - коэффициент полезного действия.
ПГ - парогенератор.
ППУ - паро-производящая установка.
т/н – теплоноситель.
ТВС – тепловыделяющая сборка;
ТВЭЛ – тепловыделяющий элемент
ЭГ - электрогенератор
ЯР - ядерный реактор.
ЯТ – ядерное топливо.
Введение
В связи с интенсивным ростом количества атомных станций, а также с ростом числа их моделей и модификаций существенным становится вопрос о преимуществах тех или иных установок. В то же время перед конструкторами стоит ряд вопросов, для которых оптимальные решения всё ещё не найдены. На атомных станциях идёт крупнейший оборот финансовых средств и малейший выигрыш в экономичности приносит огромные прибыли, однако нельзя забывать о надёжности и затратах при строительстве установки – это сложная комплексная задача. Эта задачи решается на стадии проектирования.
Расчет реактора на стадии проектирования предполагает определение основных параметров активной зоны, значений температуры, давления и расходов сред, определяющих энергопотоки в реакторе, энергораспределений и условий эксплуатации элементов активной зоны ядерного реактора.
Поиск наиболее выгодного решения из всего многообразия возможных решений – важнейшая задача при проектировании.
1.Компоновка и определение геометрических размеров
активной зоны реактора и тепловыделяющей сборки
1.1.Нахождение объёма активной зоны
где - диаметр а.з. принят по прототипу 3,12 м;
- высота а.з
1.2. Определение объемного удельного тепловыделения
МВт/м3;
1.3.Определение площади поперечного сечения ячейки
где - размер кассеты под ключ.
1.4.Определение числа ТВС в активной зоне
шт;
где - площадь поперечного сечения активной зоны.
В расчет принимаем 163 ТВС.
2. Расчёт расхода теплоносителя и его массовой скорости
2.1.Определение расхода теплоносителя через активную зону
кг/с;
где - доля тепла, выделяемая в активной зоне ЯР,
=f(р=16 МПа, =323оС)=1470 кДж/кг,
=f(р=16 МПа, =291оС)=1289 кДж/кг.
2.2.Нахождение среднего расхода теплоносителя через одну ТВС
2.3.Определение средней скорости движения теплоносителя в каналах активной зоны
находим по средней температуре теплоносителя и о давлению;
= f(р=16 МПа; =307оС) = 0,001403 - средний удельный объем теплоносителя в ТВС.
Площадь сечения для прохода теплоносителя равна
3.Определение линейной тепловой нагрузки
3.1. Построение графика изменения средней линейной тепловой нагрузки по высоте активной зоны
где = 0,95 – доля тепла, выделяемая в ТВЭлах;
KH = 1,39 - коэффициент неравномерности тепловыделений по высоте активной зоны
реактора, принято по прототипу.
- эффективная высота активной зоны;
3.2. Расчет и построение графика изменения максимальной линейной тепловой нагрузки по высоте активной зоны.
где k=1,4 - коэффициент неравномерности тепловыделений по радиусу
активной зоны реактора;
- коэффициент неравномерности тепловыделений по радиусу ТВС;
- коэффициент случайных отклонений теплотехнических параметров
от их номинальных значений;
- коэффициент, учитывающий случайные отклонения параметров, влияющих на
термическое сопротивление теплоотдачи и теплопроводности;
Результаты расчета сведены в таблицу 1
Таблица 1-Изменение средней и максимальной линейной тепловой нагрузки по высоте активной зоны
, м |
-1,77 |
-1,18 |
-0,88 |
-0,59 |
-0,44 |
0 |
0,44 |
0,59 |
0,88 |
1,18 |
1,77 |
|
3.675 |
10.775 |
13.586 |
15.702 |
16.465 |
17.463 |
16.465 |
15.702 |
13.586 |
10.775 |
3.675 |
|
10.435 |
30.593 |
38.573 |
44.582 |
46.748 |
49.581 |
46.748 |
44.582 |
38.573 |
30.593 |
10.435 |
.
Рисунок 1- Изменение линейной тепловой нагрузки по высоте активной зоны