Теплогидравлический расчет номинального режима работы реактора ВВЭР 1000/V320

1. Теплогидравлический расчет номинального режима работы реактора ВВЭР 1000/V320

Теплогидравлический расчет
номинального режима работы
реактора ВВЭР 1000/V320

2. Интегральные параметры реактора

По параметрам второго контура определяется тепловая мощность реактора.
Количество петель
4
Расход пара
1633 кг/с
Расход питательной воды
1648 кг/с
Температура/давление пара
278/6.27 C/MПа
Температура/давление питательной воды 220/8.9 C/MПа
Тепловая мощность реактора
=0.94553 106 Дж/кг
=2.7815 106 Дж/кг
D=1633 кг/с
Q = 2998 МВт, далее 3000 МВт
По заданным в проекте Твх = 289 С, Твых = 321 С,
и давлению в активной зоне P = 15.7 МПа расход теплоносителя в первом контуре
= 16675,9 кг/с
=1.2788 106 Дж/кг
=1.4587 106 Дж/кг

3. Функция тепловыделения

Для гомогенного реактора с отражателями
H = 3.55 м – заданная из проекта длина тепловыделяющей части твэл

4.

Функция тепловыделения
Величину Hэф удобно определять по заданному в проекте коэффициенту
неравномерности по высоте активной зоны, Kz = 1.4.
ql 0
Kz
ql
после интегрирования
H
H
2
πz
H cos H эф d z
2
πH πH
K z sin
2H 2H
эф
эф
Hэф = 4.06 м

5.

Функция тепловыделения
Величина qlo определяется на один твэл. По проекту количество
тепловыделяющих сборок Nтвс = 163, количество твэл в кассете Nтв = 311.
Q
N твс N тв
H
2
πz
q
cos
d
z
l
0
H
H
эф
2
ql0 = 23349,5 Вт/м

6.

Температура теплоносителя по высоте активной зоны
N N
Tж z Tвх тв твс
G cp
z
q d
cp
l
H
2
I вых I вх
= 5621.88 Дж/(кг К).
Tвых Tвх
TempFluid
320
310
300
290
Температура теплоносителя везде меньше,
чем температура насыщения при заданном
давлении, Ts=345.8 C, что свидетельствует
об отсутствии развитого кипения.
z
1.5
1.0
0.5
0.0
0.5
1.0
1.5

7.

Гидравлические характеристики кассеты
Площадь проходного сечения Sпрох
В реакторе используются шестигранные кассеты с размером «под ключ» 238 мм
и толщиной стенки 1.5 мм, в кассете находятся 311 тепловыделяющих элементов
диаметром 9.1 мм, 18 направляющих трубок СУЗ диаметром 12.6 мм и одна
инструментальная трубка диаметром 10.3 мм.
= 26019.6 мм2
Гидравлический диаметр d г
4 Sпрох
П смач
=10212500 мм
dг
4 Sпрох
П смач
10.19 мм.

8.

Коэффициент теплоотдачи в режиме турбулентного
стационарного течения несжимаемой жидкости
Б.С. Петухов, В.В. Кириллов (круглые трубы) Re 104 ; 5 106 , Pr 0,5; 200 .
ξ
Re Pr
8
Nu
ξ 23
k 12,7
Pr 1
8
α конв d г
Nu
λ
900
k 1
Re
ξ 1,82 Lg Re 1,64
2
G
Re
S N
прох твс
dг
μ
конв= 38000 Вт/(м2 К)

9.

Коэффициент теплоотдачи в режиме турбулентного
стационарного течения несжимаемой жидкости
b
Re 2 10 4 ,
1,1; 1,5 .
Э.К. Калинин, Г.А. Дрейцер (пучки стержней)
d тв
1
b
0 ,8
0,0144 Re Pr 3
Nu 0,032
d
тв
b – расстояние между соседними твэлами 12,76 мм
α конв d г
Nu
λ
G
Re
S N
прох твс
dг
μ
конв= 54000 Вт/(м2 К)

10.

Коэффициент теплоотдачи в режиме турбулентного
стационарного течения несжимаемой жидкости
В.С. Осмачкин (пучки стержней)
b
1,2
d тв
2 ε ε 3 Ln ε
d эф
d
2
1 ε 2 2 1 ε
Nu
α конв d эф
λ
G
Re
S N
прох твс
d эф
μ
- плотность решетки, равная
отношению
площади
поперечного сечения, занятого
г стержнями, к полной площади
поперечного сечения
ε 1
Sпрох
Sполн
0.456
dэф= 5.386 мм
Далее расчет идет по формулам
для круглых труб
конв= 43000 Вт/(м2 К)

11.

Температура поверхности оболочки твэл
ql z
В среднем коэффициент теплоотдачи
Tоб z Tж z
конв =45000 Вт/(м2 К)
π d тв α конв
TempCover
340
330
320
310
300
1.5
1.0
0.5
0.5
1.0
1.5
z

12.

Максимальная температура топливной композиции
Rтерм
2
d тв 2 δ об
d тв
d
вн
ln
ln
2
d 2 δ об
d топ
d топ
1
2
тв
1
ln
2
2
2 π λ об
2 π λг
4 π λ топ
d
d топ d вн вн
2 2
Характеристики твэл
Материал топлива
UO2
Материал оболочки
Zr 2
Внешний диаметр твэла dтв , мм
9,1
Внешний диаметр топливной таблетки dтоп , мм
7,53
Внутренний диаметр топливной таблетки dвн , мм
1,4
Теплопроводность топлива топ, Вт/(м К)
3,5
Толщина оболочки об, мм
0,65
Теплопроводность оболочки об, Вт/(м К)
20
Эффективная
теплопроводность
зазора
г, 0,35
Вт/(м К)
Rтерм= 0.0372434 (м К)/Вт

13.

Максимальная температура топливной композиции
Tц z Tоб z ql z Rтерм
TempFuel
1200
1000
800
600
z
1.5
1.0
0.5
0.0
0.5
1.0
1.5