Распределение тепловыделения

Рис. 7.5. Распределение теплоотдачи по периметру одиночного цилиндра, омываемого расплавленным натрием (на кривых указано число Ре).

На рис. 7.7 показано типичное распределение теплоотдачи по окружности трубы шахматного пучка [ d —

Рис. 7.6. Распределение теплоотдачи по периметру одиночного цилиндра, омываемого расплавленным натрием

Полагая, что распределение теплоотдачи по длине канала является квазистационарным, зависимость относительного коэффициента теплоотдачи от скорости потока жидкости при прочих равных условиях можно представить в виде

и второй резонансных гармоник. Под действием неизотер мичности и трения стоячая волна в канале существенно искажается: отсутствуют ярко выраженные пучности и узлы скорости стоячей волны. Распределение теплоотдачи по длине стоячей волны следует за распределением амплитуды колебания массовой скорости. На рис. 129 приведено изменение относительного коэффициента теплоотдачи К по длине стоячей волны вблизи первого и второго резонанса. Результаты экспериментов удовлетворительно согласуются с опытами, приведенными в работе [29].

В полном соответствии с гидродинамической схемой потока находится также и распределение теплоотдачи по поверхности трубки в коридорных пучках, изображенное на рис. 4, 5 и 6. Из рассмотрения представленных кривых следует, что в тесных по ширине пучках теплоотдача по поверхности трубки первого ряда сначала растет, достигая максимума в пределах значений ср = 50-^60°, а затем резко падает. Темп роста теплоотдачи в лобовой части трубки тем меньше, чем больше шаг по ширине. Это отчетливо свидетельствует о том, что рост теплоотдачи связан с нарастанием скорости в конфузорном участке первого ряда.

увеличение скорости в конфузорном участке влечет за собой увеличение теплоотдачи тем более сильное, чем сильнее кон-фузор. С другой стороны, нарастание пограничного слоя увеличивает тепловое сопротивление поверхности трубки и тормозит теплопереход. В результате распределение теплоотдачи дает кривую с максимумом, приходящимся на « — 50-^-60°. Темп роста теплоотдачи для таких пучков значительно слабее, чем для пучков, в которых струя непосредственно ударяет о поверхность трубки. Например, при Re = 15000 для пучка

2. Изменение шага пучка — оказывает значительное влияние на распределение теплоотдачи по окружности трубок.

Фиг. 67. Распределение теплоотдачи по окружности труб в коридорном пучке.

Фиг. 69. Распределение теплоотдачи по окружности 'цилиндра, обтекаемого жидким металлом (/) и воздухом (2).

На рис. 1.2 приведены типичные кривые неравномерности тепловыделения по высоте реактора для неподвижной и перемещающейся активной зоны, а также распределение относительной температуры газа [6].

'Рис,. .1.2. Распределение тепловыделения (кривые 1, 2)

зано изменение тепловыделения по высоте активной зоны реактора ЕГР с шаровыми твэлами при 2%-ном начальном обогащении топлива s^U и распределение тепловыделения для разного содержания 240Ри при обогащении обедненного урана делящимися изотопами 239Ри, ^Фи. Из рисунка видно, что обогащение подпиточного топлива существенно сказывается на коэффициенте неравномерности /Cz.

На рис. 1.4 показано распределение тепловыделения по радиусу активной зоны, пронормиропанного к среднему значению, равному 1, для двух вариантов двухзонного профилирования. Как видно из рисунков, коэффициент неравномерности во втором варианте больше, чем в первом, что объясняется слишком большой разницей в обогащении топлива. Глубина выгорания в центральной зоне увеличивается, а в периферийной —

Рис. 1.4. Распределение тепловыделения по радиусу активной зоны реактора ВГР при профилировании разным

Рис. 1.5. Распределение тепловыделения по радиусу активной зоны реактора ВГР при профилировании разными скоростями перемещения шаровых твэлов в центральной и периферийной областях при одинаковом обогащении подпиточного ядерного топлива

I — распределение тепловыделения ^у (или плотности теплового потока Ур, ^j); 2 — средняя температура теплоносителя; 3 — температура поверхности твэла: 4 — температура внутренней поверхности оболочки твэла; 5 — температура наружной поверхности сердечника; 6 — температура в центре сердечника

Теплогидравлика ТВС и активной зоны с некипящим теплоносителем [11, 14, 16, 43, 44, 55, 56, 58, 61, 69, 70, 73, 74, 77, 80—82, 93, 96]. При расчете температурного поля в ТВС и в активной зоне реактора необходимо учитывать распределение теплоносителя по каналам активной зоны и распределение тепловыделения по твэлам и ТВС. Математическая модель теплопереноса в активной зоне строится на основе уравнения сохранения энергии. Проектные расчеты служат цели выбора оптимального варианта реактора, поверочные—цели доказательства всесторонней его обоснованности.

Распределение тепловыделения по зонам бланкета — неравномерное и зависит от состава зон. Наибольшее количество теплоты (до 90%) выделяется в зоне наработки плутония и значительно меньшее — в зоне воспроизводства трития и радиационной защиты. Первая стенка занимает промежуточное положение, поскольку высокая плотность тепловыделения в ней сочетается с малым объемом этого элемента конструкции.

Здесь Фд(<0 —распределение тепловыделения в относительных единицах по высоте активной зоны; h\, hi — координаты низа и верха делящейся части активной зоны или зоны воспроизводства (для пакета бокового экрана).

Для решения системы нелинейных уравнений параболического типа (1.8) ... (1.11) с краевыми условиями (1.12) ... ... (1.14) может быть применен метод сеток с использованием явной схемы, согласно которому система уравнений приводится к безразмерному виду и записывается в конечных разностях. Вид конечно-разностных аналогов исходных уравнений и метод их решения применительно к рассматриваемой задаче представлены в [9]. Алгоритм решения этой задачи был реализован в виде программы расчета на БЭСМ-4М. При расчете задаются геометрические размеры пучка, параметры потока теплоносителя на входе в пучок, распределение тепловыделения (тешюподвода)?у по длине и радиусу пучка и физические свойства теплоносителя. Для замыкания системы уравнений из эксперимента определяются эффективные коэффициенты турбулентной теплопроводности Хэфф, вязкости *>эфф и коэффициент гидравлического сопротивления ? в виде зависимотей от критериев подобия, характеризующих процесс [39].