Распределения теплоотдачи

Сохранение относительного температурного распределения теплоносителя и стенки по длине твэла при изменении мощности и расхода проявляется при приведении этих выражений к безразмерной форме:

Гидравлические неравномерности. Неравномерность распределения теплоносителя по трубам и в межтрубном пространстве снижает эффективность теплообменника тем больше, чем меньше отношение температурного напора к подогреву теплоносителя (например, в жидкометаллических теплообменниках).

26. Расчет неравномерности распределения теплоносителя в теплообменниках. Препринт ФЭИ—663/ Л. И. Владимирова, М. К- Горчаков, А. Д. Ефанов,

Тепловой пункт служит для распределения теплоносителя по отдельным теплопотребляющим установкам и системам потребителя, а также для регулирования и учета отпускаемой теплоэнергии. Как было указано в § 2-2, выбор схем присоединений потребителей производится на основании графика давлений (см. рис. 2-11).

Высокие абсолютные значения температур теплоносителя и рабочего тела, а также значительные перепады по трактам на входе в ТА и на выходе из них (в АЭС с реакторами на быстрых нейтронах эти перепады достигают 200 °С и более) способствуют возникновению в узлах и элементах ТА существенных неравно-мерностей температурных полей и температурных деформаций. Неравномерность температурных полей по сечению ТА вызывается неравномерностью распределения расходов теплоносителей и возможной неоднородностью температуры теплоносителя на входе. Обеспечение равномерного распределения теплоносителя в большом объеме трубного пучка представляет собой сложную задачу и требует тщательной отработки подводящих устройств. Уменьшению неравномерности температурных полей по длине трубного пучка способствует увеличение длины трубного пучка по сравнению с его диаметром.

теплоносителя из межтрубного про- ческая защита странства. Причем самым неблагоприятным вариантом для равномерного распределения теплоносителя является боковой подвод потока из свободного объема на активную часть вертикального пучка при общем продольном течении потока.

Рис. 2.9. Вариант коллектора с дросселирующей решеткой для распределения теплоносителя в трубах пучка: / — центральная подводящая труба; 2 — коллектор; 3 — дросселирующая решетка; 4 — трубная доска

Рис. 2.10. Вариант коллектора с направляющими устройствами для распределения теплоносителя в трубах пучка:

Характерные особенности подвода теплоносителя в межтрубное пространство имеют промежуточные теплообменники АЭС с реакторами на быстрых нейтронах. При баковой компоновке первого контура, когда теплообменники погружены в натрий (см. рис. 2.8), наиболее простым и компактным способом подвода, обеспечивающим минимальные гидравлические потери, является истечение натрия из-под уровня в трубный пучок через окна, расположенные в корпусе. Условия подвода теплоносителя по периметру этих теплообменников неоднозначны, затруднен подвод со стороны стенки бака. Выравнивание потока в этом случае возможно за счет переменной площади сечения входных окон. Такое решение использовано в теплообменниках АЭС с реакторами БН-600 (см. рис. 3.22). Однако следует иметь в виду, что при недостаточном превышении уровня над входными окнами в таких подводах не исключена возможность захвата газа теплоносителем, который может привести к снижению эффективности теплообмена в теплообменнике и активной зоне, а также к кавитации насосов. Поэтому необходим корректный учет возможности захвата газа во всех нормальных, переходных и аварийных режимах АЭС. Подводящее устройство, исключающее захват газа, а также повышающее стабильность распределения теплоносителя по периметру в широком диапазоне расходов по сравнению с распределением в окнах с переменным сечением, применено в промежуточном теплообменнике АЭС «Феникс» (см. рис. 3.29).

Для более равномерного распределения теплоносителя в межтрубном пространстве по периметру и по глубине поток на входе в пучок перераспределяется наклонной перфорированной решеткой. Компенсация температурных деформаций центральной трубы, которая жестко не связана с верхней трубной доской, осуществляется при помощи сильфона, расположенного в верхней части теплообменника [14].

1) выделение узкого круга наиболее представительных экспериментов с наибольшими отклонениями поля скоростей и давлений. Сюда были отнесены эксперименты [49] по исследовании? на аэродинамической модели, выполненной в масштабе 1 :2, распределения теплоносителя в межтрубном пространстве теплообменника установки БН-600;

Однако полный теоретический расчет распределения теплоотдачи по всей окружности трубы, включая зону отрыва, в настоящее время отсутствует. Поэтому основным методом изучения теплоотдачи при поперечном обтекании труб является эксперимент.

лены кривые распределения теплоотдачи при обтекании одиночного цилиндра расплавленным натрием (Ргт& «0,007) и воздухом (Рг«0,7). Наблюдается заметное различие в характере распределения теплоотдачи по окружности цилиндра. Отсутствие максимума тенлоот-

с ростом числа Рейнольдса (Пекле) кривые распределения теплоотдачи приобретают более пологий характер. Представляет также интерес (см. рис. 7.10) изменение формы кривых распределения теплоотдачи для пучка, являющегося по своей конфигурации промежуточным

лобовой части трубы наблюдается характерный для коридорных пучков минимум теплоотдачи (аэродинамическое затенение набегающего потока стоящей впереди трубой). С ростом числа Рейнольдса обтекание меняется и характер распределения теплоотдачи приобретает вид, типичный для шахматных пучков (максимум теплоотдачи смещается к лобовой точке разветвления потока).

При обтекании пучков труб технически чистым жидким металлом общий характер кривых распределения теплоотдачи сохраняется, но они становятся более пологими [123], чем кривые, показанные на рис. 7.8—7.10.

также отметить, что с ростом числа Рейнольдса (Пекле) кривые-распределения теплоотдачи приобретают более пологий характер. Представляет также интерес (см. рис. 7.8) изменение формы кривых распределения теплоотдачи для пучка, являющегося по своей конфигурации промежуточным между коридорным и

Рейнольдса (Пекле) на лобовой части трубы наблюдается характерный для коридорных пучков минимум теплоотдачи: (аэродинамическое затенение набегающего потока стоящей впереди трубкой). С ростом числа Рейнольдса обтекание меняется и характер распределения теплоотдачи приобретает вид, типичный для шахматных пучков (максимум теплоотдачи смещается к лобовой точке разветвления потока).

При обтекании пучков труб технически чистым жидким металлом общий характер кривых распределения теплоотдачи сохраняется, но они становятся более пологими, чем кривые, показанные на рис. 7.7.—7.9.

длина канала; (Л/70/Ро) — относительная амплитуда колебания давления на входе в канал. Поскольку при распространении волны интенсивность ее по длине канала уменьшается вследствие диссипации, то искажается и характер распределения теплоотдачи по длине канала. Характер распределения теплоотдачи по длине канала будет зависеть от характера распределения амплитуды колебания скорости.

Таким образом, приведенная экспериментальная зависимость распределения теплоотдачи по длине стоячей волны может рассматриваться как универсальная. Поэтому для обобщения экспериментальных данных достаточно определить критериальную зависимость для максимума теплоотдачи (теплоотдачи в пучности скорости стоячей волны). Экспериментальное исследование этой зависимости является наиболее трудоемким этапом исследования, поскольку, как правило, основные три критерия подобия Re, Кеш, А (рм)0/(рм)о взаимосвязаны, поэтому потребовалось достаточно большое количество опытов, чтобы выделить влияние каждого критерия подобия в отдельности. Аналогичный (близкий к линейному) закон изменения относительной теплоотдачи от относительной амплитуды колебания массовой скорости наблюдается в пучности скорости стоячей волны.

В целях изучения распределения теплоотдачи по поверхности труб пучка был изготовлен специальный измерительный цилиндр. Он представлял собой влагопроницаемую фарфоровую трубку, вдоль образующей которой имелась специально