WWW.LIB.KNIGI-X.RU
БЕСПЛАТНАЯ  ИНТЕРНЕТ  БИБЛИОТЕКА - Электронные матриалы
 

«М.К. Емельянов, А. В. Талиев ИАЭ-4112/4 ПРОГРАММА ASTRA ДЛЯ РАСЧЕТА ТЕПЛОВОГО РЕЖИМА ТВС С ТРУБЧАТЫМИ КОАКСИАЛЬНЫМИ ТВЭЛАМИ к'-. Москва 1985 УДК 621,039,517.5 ...»

М.К. Емельянов, А. В. Талиев ИАЭ-4112/4

ПРОГРАММА ASTRA

ДЛЯ РАСЧЕТА ТЕПЛОВОГО РЕЖИМА ТВС

С ТРУБЧАТЫМИ КОАКСИАЛЬНЫМИ ТВЭЛАМИ

к'-.

Москва 1985

УДК 621,039,517.5

Ключевые слова: исследовательский реактор, тепловыделяющая

сборка, трубчатые твэлы, коаксиальное расположение, схема Фильда,

тепловой расчет, тепловой поток, температура твэла.

В работе приводится описание и текст программы ASTRA для теплового расчета ТВС с трубчатыми коаксиальными твэлами, установленной в канале типа Фильда или в прямоточном канале.

Программа написана на языке ФОРТРАН и позволяет вычислять распределение тепловых потоков с поверхностей твэлов, температур теплоносителя в зазорах между ними, температур наружных поверхностей твэлов, температур контакта сердечников твэлов с оболочками и максимальных температур сердечниксэ по высоте активной зоны.

© Институт атомной энергии им. И. В. Курчатова, 1985 Редактор О. В. Базанова Технический редактор Н.И. Мазаева Корректор Г. Я. Кармадонова Т-20589. 22.11.84. Формат 60x90/16. Уч.-изд. л. 1,3 Тираж 115. Индекс 3624. Заказ 62 Отпечатано в ИАЭ

1. ВВЕДЕНИЕ В исследовательских реакторах тепловыделяющие сборки (ТВС) выполняются часто в виде ряда коаксиальных труб, вставленных друг в друга. Эти трубы (кроме, может быть, наружной и внутренней) содержат уран и являются тепловыделяющими элементами (твэлами). Форма их поперечного сечения может быть как круглой, так и квадратной, шестиугольной и т.п. Теплоноситель движется в зазорах между трубами либо по всем зазорам параллельно (прямоточная схема), либо проходя сначала внешние зазоры, а затем, в обратном направлении, внутренние (схема Фильда).

При расчете температур твэлов и теплоносителя в подобной ТВС необходимо учитывать взаимосвязь тепловых режимов соседних твэлов и потоков теплоносителя в зазорах между твэлами. Ввиду сложности задачи расчет возможен лишь с использованием ЭВМ.

Впервые данная задача была решена применительно к ТВС реактора РФТ*.

Программа ASTRA на языке ФОРТРАН позволяет рассматривать сборки из произвольного числа коаксиальных твэлов с охлаждением как по прямоточной схеме, так и по схеме Фильда с любым разделительным твэлом, а также сборки некруглого сечения. Программа вычисляет температуры как на поверхности, так и внутри твэлов.

]]. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ Рассмотрим п коаксиальных труб, каждая из которых состоит из внутреннего тепловыделяющего слоя и двух наружных слоев покрытий. Снаружи все трубы окружены блоком, между стенкой которого и внешней трубой имеется зазор; внутренняя труба заключает в себе другой блок, также отделенный от нее зазором. По щелям между трубами, а также между трубами и блоками протекает жидкий теплоноситель. Труба с номером m является разделительной: теплоноситель проходит сверху вниз зазоры снаружи этой трубы, смешивается и затем проходит зазоры внутри нее в обратном направлении— схема Фильда (рис. 1). Разделительная труба может и отсутствовать:

* Лось Ф. С., Николаев Ю. Г.. Егоренков П.М. Методика и результаты расчета режимов работы тепловыделяющей сборки реактора РФТ: Препринт ИАЭ-138, 1960.

тогда теплоноситель движется по всем зазорам параллельно — прямоточная схема.

Рассмотрение ведется применительно к выделенному из всей ТВС малому сектору, границы которого считаются адиабатическими (рис. 2 ).

Исходными данными задачи являются:

1) геометрические параметры: высота активной зоны, число труб, номер разделительной трубы, наружные и внутренние радиусы твэлов, их сердечников, радиусы стенок наружного и внутреннего блоков;

2) коэффициенты теплопроводности материалов сердечника и оболочки, теплофизические свойства теплоносителя;

3) соотношение скоростей в зазорах;

4) соотношение объемных энерговыделений в твэлах;

5) распределение мощности по высоте активной зоны;

6) количество тепла, поступающего в канал от наружного и внутреннего блоков (в долях от мощности ТВС);

7) варьируемые параметры, характеризующие режим: максимальное объемное энерговыделение, максимальная по зазорам скорость и температура входа.

Требуется найти распределение по высоте тепловых потоков на наружной и внутренней поверхностях, температур жидкости в зазорах, температур поверхностей твэлов, температур контакта оболочек твэлов с сердечниками, а также распределение по высоте максимальных температур сердечников твэлов.

IT1. МЕТОДИКА РАСЧЕТА

1. Расчет локальных параметров одиночного твэла Сначала рассмотрим задачу об охлаждении одиночного трубчатого твэла с наружным и внутренним радиусами соответственно г 0 2 и г 0 1. Наружный и внутренний радиусы топливного слоя равны г _ и г т 1, коэффициенты теплопроводности материалов топливного слоя и покрытия - Х т и Х о, объемное энерговыделение - q y. На поверхности заданы граничные условия 3-го рода: температуры жидкости снаружи и внутри равны соответственно t _ и t а коэффициенты теплоотдачи — и2 и й|.

Путем интегрирования уравнения теплопроводности для этого случая мсжно показать, что нейтральный радиус будет равен

–  –  –

Решение задачи об охлаждении трубчатого твзла на деле, однако, усложняется тем, что коэффициенты теплоотдачи зависят от температур не только жидкости, но и стенки и не могут задаваться заранее в качестве исходных величин. Поэтому в действительности расчет осуществляется методом последовательных приближений, на каждом из которых а вычисляются из известного критериального уравнения Ни - 0.021 В качестве температур стенки для вычисления а берутся результаты предыдущей итерации, а для первого приближения — температуры воды. Итерационный процесс продолжается, пока не будет получено совпадение температур стенки с требуемой точностью.

2. Расчет тепловыделяющей сборки Рачет тепловыделяющей сборки в канале типа Фильда, состоящей из п труб, с разделением ходов теплоносителя по трубе с номером m производится следующим образом. Сборка разбивается по высоте на z интервалов. Сначала производится расчет 1-го хода. Для этого последовательно рассматривается z + 1 горизонтальных сечений начиная с верхнего, причем для каждого из них посредством описанной в п. 1 процедуры находятся температуры и тепловые потоки с наружной и внутренней стороны твэлов с номерами от 1 до т.

После расчета каждого 1-го сечения определяются температуры жидкости в зазорах с номерами от 1 до m в последующем (I + 1)-м сечении:

где t w (I, j) - температура жидкости j-ro зазора в l-м сечении;

q L B (I, j) - линейный тепловой поток на внутренней поверхности j-ro зазора в l-м сечении; q L H (I, j) — то же на наружной поверхности; G (j) — расход теплоносителя через j-й зазор; с — теплоемкость жидкости; h - шаг; Ki - поправочный коэффициент.

Поправочный коэффициент К] используется в связи с тем, что в формуле (1) подогрев вычисляется на основании значений тепловых потоков в начале интервала (а не средних). Он равен ФП) где Ф(1), Ф(1 + 1) — значения функции энерговыделения в сечениях I и I + 1.

Чтобы иметь возможность определять температуры и тепловые потоки для разделительной трубы, распределением температуры с ее внутренней стороны (т.е. во внешнем зазоре 2-го хода) приходится задаваться.

После окончания расчета 1-го хода находится температура смещения потоков теплоносителя на выходе из него (доли расходов вычисляются), и температура входа в зазоры 2-го хода полагается равной этой температуре. Затем производится расчет 2-го хода. Для этого последовательно рассматривается z + 1 горизонтальных сечений начиная с нижнего, причем для каждого из них определяются температуры и тепловые потоки твэлов с номерами от m до п.

После расчета каждого 1-го сечения определяются температуры жидкости для зазоров с номерами от m + 1 до п + 1 в последующем (I - 1)-м сечении:

где При определении температур и тепловых потоков для разделительной трубы в этом случае используются температуры жидкости с ее внешней стороны, которые были определены при расчете 1-го хода.

После того, как окончен расчет 2-го хода, наиденное распределение температур в зазоре за разделительной трубой сравнивается с ранее заданным. Если их расхождение превышает некоторый допуск, производится повторный расчет, при котором в качестве исходного принимается распределение, которое получилось в предыдущей игерации.

Если канал прямоточный, расчет ТВС выполняется аналогично описанному расчету 1-го хода, с той разницей, что нет разделительной трубы, и итерационный процесс не нужен.

IV. ОПИСАНИЕ ПРОГРАММЫ ASTRA

Программа ASTRA предназначена для вычисления тепловых потоков, температур жидкости и стенки, температур контакта сердечника и оболочек, а также максимальной температуры сердечника для тепловыделяющей сборки с коаксиальными трубчатыми твэлами.

Текст программы и список обозначений к нему даются в приложениях 1 и 2. Программа состоит из следующих подпрограмм:

— головной подпрограммы ASTRA;

— подпрограммы CYLIN;

- подпрограммы-функции ALFA;

— подпрограммы-функции PRW.

1. Головная подпрограмма ASTRA Головная подпрограмма проводит описанную в п. 2 разд. i l l процедуру расчета ТВС для ряда заданных вариантов режима. Она позволяет производить расчет сборок к а к в канале типа Фильда, так и в прямоточном, с числом твэлов до 14 включительно. Количество шагов по высоте принято равным 10, а следовательно, число рассматриваемых горизонтальных сечений равно Т1. Блок-схема программы показана на рис. 3.

Обратим внимание на систему индексов в этой программе. Помимо нумерации твэлов, зазоров и горизонтальных сечений здесь введена нумерация поверхностей зазоров. Тепловые потоки, температуры стенки, температуры контакта оболочки с сердечник ом, коэффициенты теплоотдачи получают индекс не по номеру твэли или зазора, а по номеру поверхности, благодаря чему нет нужды вводить особые обозначения для наружных и внутренних поверхностей. Обозначения индексных переменных и объяснение смысла используемых при них индексов содержатся в общем списке обозначений программы (приложение 1).

Для проведения расчета по программе используются следующие исходные данные:

IM — число труб (твэлов);

IH — признак, который равен 1, если 1-я труба — труба канала, и 0, если 1-я труба — твэл;

ID — номер разделительной трубы (для прямоточной сборки в качестве ID задается IM + 1 ) ;

NDE — признак, который равен 1, если наружная граница зазора — твердая стенка, и 2, если эта граница — фиктивная граница ячейки активной зоны;

NVAR — число вариантов режима, которые требуется рассмотреть;

AL — высота активной зоны;

АН — энерговыделение в наружном блоке (в долях от мощности ТВС);

АВ — энерговыделение во внутреннем блоке (в долях от мощности ТВС);

WRH — скорость в зазоре между наружным блоком и стенкой канала*;

ТВХН - температура в зазоре между наружным блоком и стенкой канала*;

CNDC — коэффициент теплопроводности материала покрытий;

–  –  –

Рис. 3. Блок-схема программы ASTRA CNDF — коэффициент теплопроводности материала сердечника;

WR — относительные скорости в зазорах (максимальная принимается за 1);

R — радиус поверхностей;

RO — радиусы границы между топливным слоем и оболочкой у поверхностей (для 1-й и последней поверхностей, где нет топлива, задаются произвольные числа;

FZ — функция распределения мощности по высоте для 11 сечений (максимум принимается за 1 ) ;

FS — относительные объемные энерговыделения в твэлах (максимум принимается за 1).

Для каждого варианта режима задаются:

ТВХ — входная температура в зазоры 1-го хода;

QVO — максимальное по радиусу и высоте объемное энерговыделение;

WRO — максимальная из массовых скоростей в зазорах.

Результаты расчета выдаются в следующей форме (см. приложение 3 ). Сначала печатаются исходные данные, а затем таблицы собственно результатов для каждого варианта. Каждая таблица состоит из заголовка (номера трубы) и матрицы результатов. Слева от матрицы напечатаны названия параметров, определяемых в расчетах.

Каждая строка матрицы содержит значения указанного слева параметра в сечениях от 1-го до 11-го.

Программа ASTRA использует подпрограмму CYLilM.

2. Подпрограмма CYLIN Подпрограмма CYLIN реализует процедуру расчета локальных параметров одиночного твэла, описанную в п. 1 разд. I I I.

Исходные параметры этой процедуры:

R1, R2 — внутренний и наружный радиусы твэла;

R01, R02 — внутренний и наружный радиусы сердечника;

CNDC — коэффициент теплопроводности оболочки;

CNDF — коэффициент теплопроводности сердечника;

QV — объемное энерговыделение;

WR1, WR2 — скорости течения теплоносителя внутри и снаружи твэла;

TW1, TW2 - температура жидкости с внутренней и наружной стороны;

DE1, С-2 — эквивалентные диаметры каналов с внутренней и наружной стороны твэла.

Результатом действия подпрограммы является вычисление следующих параметров:

QF1, QF2 — поверхностных тепловых потоков;

T1, Т2 — температур стенки с внутренней и наружной стороны;

ТО1, ТО2 — температур контакта;

ТМ — максимальной температуры твэла.

3. Подпрограмма-функция ALFA Подпрограмма-функция ALFA позволяет вычислить локальные значения коэффициента теплоотдачи из известной формулы Wu= 0,021 Re

Исходные параметры:

WR — скорость жидкости в канале;

TW — температура жидкости;

DE — эквивалентный диаметр канала;

ТС — температура стенки.

Результатом действия подпрограммы-функции является вычисление коэффициента теплоотдачи ALFA.

Подпрограмма-функция ALFA использует для вычисления теплофиз^ческих свойств воды подпрограмму-функцию PRW.

4. Подпрограмма-функция PRW Подпрограмма-функция PRW предназначена для определения теплофизических свойств воды на линии насыщения. Она объединяет в себе следующие функции, обращение к каждой из которых осуществляется через отдельный вход:

TSF — температуру насыщения — функцию давления;

VF — удельный объем — функцию температуры;

HF — энтальпию — функцию температуры;

TF — температуру — функцию энтальпии;

CF — теплоемкость — функцию температуры;

AMF — коэффициент динамической вязкости — функцию температуры;

CNF — коэффициент теплопроводности — функцию температуры.

Формулы для вычисления этих функций разработаны В. Н. Васерчуком. В рассматриваемой задаче используются лишь функция VF, CF, AMF, CNF.

ПРИЛОЖЕНИЕ 1 "аблица 1. Обозначения, используемые в программе ASTRA

–  –  –

RC1 Термическое сопротивление внутренней оболочки RC2 Термическое сопротивление наружной оболочки RF Термическое сопротивление сердечника RFF Вспомогательная величина SRO1 Квадрат внутреннего радиуса твэла Окончание табл. 2

Похожие работы:

«АНКЕТА ДЛЯ ОЦЕНКИ УПРАВЛЯЮЩЕЙ ОРГАНИЗАЦИИ советом многоквартирного дома (правлением ТСЖ, ЖСК, ЖК) Пожалуйста, оцените деятельность вашей управляющей организации. Ваша оценка будет использована для формирования потребительского рейтинга управляющих организаций. Будьте объективны! В оценке должн...»

«Радиоуправляемый мотопланер Руководство по эксплуатации Основные функции: Автоматический взлет Автоматический возврат Автоматическая посадка Автоматизация полёта Инструкция подготовлена в компании Хобби Центр, 20...»

«Социология за рубежом © 1992 г. ДЖ. АЛЕКСАНДЕР, П. КОЛОМИ НЕОФУНКЦИОНАЛИЗМ СЕГОДНЯ: ВОССТАНАВЛИВАЯ ТЕОРЕТИЧЕСКУЮ ТРАДИЦИЮ АЛЕКСАНДЕР Джеффри — профессор Калифорнийского университета (Лос-Ан...»

«1-й Этап Открытого Чемпионата Пермского края по ралли 2014 года. Дополнительный Регламент. РОССИЙСКАЯ АВТОМОБИЛЬНАЯ ФЕДЕРАЦИЯ ПЕРМСКОЕ РЕГИОНАЛЬНОЕ ОТДЕЛЕНИЕ РАФ АДМИНИСТРАЦИЯ БАРДЫМСКОГО РАЙОНА ПЕРМСКОГО КРАЯ РЕГИОНАЛЬНАЯ ОБЩЕС...»

«1 У П БГ Й РИ ТО ЗИ О П РЕ Учреждение образования СОДЕРЖАНИЕ ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА..3 Теоретический раздел..5 1. Содержание лекционного материала..5 Раздел I Предмет "Декоративно-прикладное искусство".5 Раздел II Основные закономерности и средства организации композ...»

«ВЕСТНИК ТОМСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО УНИВЕРСИТЕТА 2011 Философия. Социология. Политология №1(13) УДК 316.354.4, 323.21 И.А. Скалабан СОЦИАЛЬНОЕ, ОБЩЕСТВЕННОЕ И ГРАЖДАНСКОЕ УЧАСТИЕ: К ПРОБЛЕМЕ ОСМЫСЛЕНИЯ ПОНЯТИЙ Рассматривается сущность и выделяются особенности наиболее часто упоминаемых в современной литературе видов участия: социального, гра...»

«Электронный научно-образовательный журнал ВГСПУ "Грани познания". № 1(48). Январь 2017 www.grani.vspu.ru Д.В. ЛУБОВСКИЙ, О.В. СТАШИНА (Москва) ОСОБЕННОСТИ ВНУТРЕННЕЙ ПОЗИЦИИ УЧАЩЕГОСЯ У МЛАДШИХ ПОДРОСТКОВ В УСЛОВ...»

«издательство университета ТОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ им. В.В.КУЙБЫШЕВА НАУЧНАЯ БИБЛИОТЕКА ВУЗОВСКИЕ БИБЛИОТЕКИ ЗАПАДНОЙ СИБИЖ Опыт работы Вып, 19 Ответственный за выпуск ь.Н.Сынтин И...»

«© 1992 г. В.А. ЗМЕЕВ ЗАЧЕМ СТУДЕНТУ ВОЕННАЯ КАФЕДРА? ЗМЕЕВ Владимир Алексеевич — кандидат философских наук, доцент военной кафедры Московского авиационного технологического института, подполковн...»

«МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Новосибирский государственный университет" Факультет информационных технологий УТВЕРЖДАЮ _ _200 г. Рабочая...»









 
2017 www.lib.knigi-x.ru - «Бесплатная электронная библиотека - электронные матриалы»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.