Коэффициент теплоотдачи на участке развитого кипения

1.7.4 Коэффициент теплоотдачи на участке развитого кипения

На участке развитого кипения коэффициент теплоотдачи в каждом рассматриваемом сечении рассчитывается по соотношениям, рекомендованным Н.Г. Стюшиным [3]:

(1.54)

где St - число Стантона, подсчитываемое как

(1.55)

здесь р - давление теплоносителя, MПa; у,р" - соответственно коэффициент поверхностного натяжения, Н/м; и плотность пара на линии насыщения, кг/м³;

(1.56)

Все теплофизические параметры, входящие в эти формулы, определяются по температуре насыщения.

1.7.5  Коэффициент запаса до кризиса теплообмена

Коэффициент запаса до кризиса теплообмена определяют соотношением:

(1.57)

где q_S(z) - поверхностная тепловая нагрузка, рассчитывается по формуле (1.18), кВт/м²;q_KP(z) - критический тепловой поток, который согласно рекомендациям В.Н. Смолина и В.К. Полякова [4] можно рассчитать по формуле

(1.58)

Здесь р - давление теплоносителя, МПа; х - относительная энтальпия.

1.8  Расчет температур внутренней поверхности оболочки твэла, наружной поверхности и центральной части топливного сердечника

Температуры внутренней поверхности оболочки твэла, наружной поверхности и центральной части топливного сердечника существенным образом зависят от теплопроводности соответственно циркония, гелия и двуокиси урана, которые в свою очередь являются функциями температуры. В силу этого расчет указанных температур ведется итерационным способом. Расчет считается законченным, если расхождение в значениях температур, полученных в двух последних итерационных циклах, не превышает наперед заданной величины, например .

1.8.1  Температура внутренней поверхности оболочки твела

Температура внутренней поверхности оболочки твела [1]:

(1.59)

где  - линейный тепловой поток в центральной плоскости канала, кВт/м, определяемый по формулам (1.12).

Остальные величины, входящие в формулу (1.58). Подсчитаны ранее или определены в исходных данных.

1.8.2  Температура наружной поверхности топливного сердечника

Температура наружной поверхности топливного сердечника

(1.60)

где  - средний радиус газового зазора между оболочкой и топливным сердечником;  - толщина газового зазора.

1.8.3  Температура в центре топливного сердечника

Температура в центре топливного сердечника [1]

(1.61)

где  - коэффициент теплопроводности двуокиси урана, кВт/(м·К).

1.9   Расчет температурного режима графитовой кладки

Температура графита по высоте канала (максимальной и средней нагрузки) не должна превышать 700 °С [б] и определяется как

(1.62)

где  - температурный перепад вследствие теплоотдачи от внутренней поверхности трубы к теплоносителю,°С;  - температурный перепад по толщине стенки трубы,°С;  - перепад температуры на системе "газовые зазоры - графитовые втулки" (рисунок 1.7),°С. При выполнении курсового проекта может быть оценён значением 80...100 ⁰С. Подробнее методика изложена в [6];  - температурный перепад по толщине графитового блока,°С.

1.9.1  Температурный перепад от внутренней поверхности трубы к теплоносителю

Температурный перепад вследствие теплоотдачи от внутренней поверхности трубы к теплоносителю

(1.63)

где  - поверхностный тепловой поток, обусловленный тепловыделением в графитовой кладке, втулках и циркониевой трубе канала с внутренним диаметром  (см. табл2), кВт/м²;  - коэффициент теплоотдачи от стенки циркониевой трубы к теплоносителю, кВт/(м²·К).

1.9.2  Температурный перепад по толщине стенки трубы

Температурный перепад по толщине стенки трубы

(1.64)

где ,  - соответственно наружный и внутренний диаметр циркониевой трубы, м (см. табл. 2).

1.9.3  Температурный перепад по толщина графитового блока

Температурный перепад по толщина графитового блока

(1.65)

1 - графитовый блок; 2 -циркуляционная труба канала; 3 - графитовая кладка

Pиcунок 1.7 - Схематический разрез топливного канала с блоком графитовой кладки без ТВС

где  - радиус центрального отверстия в графитовом блоке, м (см. таблицу 2, рисунок 1.1 и 1.7);  эквивалентный наружный радиус графитового блока, м;  - коэффициент теплопроводности графита, кВт(м·К).