15241

ИССЛЕДОВАНИЕ РАСПРЕДЕЛЕНИЙ СКОРОСТИ ПОТОКА НА ВХОДЕ В АКТИВНУЮ ЗОНУ РЕАКТОРА ВВЭР-1000, В УСЛОВИЯХ РАЗЛИЧНЫХ РАСХОДОВ ТЕПЛОНОСИТЕЛЯ В ОТДЕЛЬНЫХ ПЕТЛЯХ

Лабораторная работа

Энергетика

Лабораторная работа №1 ИССЛЕДОВАНИЕ РАСПРЕДЕЛЕНИЙ СКОРОСТИ ПОТОКА НА ВХОДЕ В АКТИВНУЮ ЗОНУ РЕАКТОРА ВВЭР1000 В УСЛОВИЯХ РАЗЛИЧНЫХ РАСХОДОВ ТЕПЛОНОСИТЕЛЯ В ОТДЕЛЬНЫХ ПЕТЛЯХ Объект исследования: течение теплоносителя в кольцевом опускном тракте в части напорно...

Русский

2013-06-11

1.23 MB

6 чел.

Лабораторная работа №1

ИССЛЕДОВАНИЕ РАСПРЕДЕЛЕНИЙ СКОРОСТИ ПОТОКА НА ВХОДЕ В АКТИВНУЮ ЗОНУ РЕАКТОРА ВВЭР-1000, В УСЛОВИЯХ РАЗЛИЧНЫХ РАСХОДОВ ТЕПЛОНОСИТЕЛЯ В ОТДЕЛЬНЫХ ПЕТЛЯХ

  Объект исследования: течение теплоносителя в кольцевом опускном тракте в части напорного коллектора, влияние режимов работы контуров охлаждения реактора на неравномерность распределения скорости потока теплоносителя перед днищем шахты.

  Формирование потоков теплоносителя в напорном коллекторе реактора ВВЭР-1000 начинается в области обечайки напорных патрубков и заканчивается в области за эллиптическим днищем шахты. Теплоноситель подводится к реактору через 4 напорных патрубка внутренним диаметром 850 мм, ударяется о поверхность шахты, растекается веерными струями, которые во взаимодействии образуют опускное кольцевое течение, развивающееся в кольцевом канале постоянного сечения,  диффузоре и вновь в кольцевом канале увеличенного постоянного сечения. В области эллиптических днища корпуса и шахты теплоноситель движется в кольцевом коллекторе-конфузоре, затем через отверстия в днище шахты поступает в опорные стояки, над которыми находятся бесчехловые ТВС активной зоны.

  Теоретическое исследование течения в напорном коллекторе реактора ВВЭР-1000 возможно с использованием современных трехмерных программ в силу сложной структуры этого течения. Получение экспериментальных данных о течении и тепло-массобмене в напорном коллекторе являются важным для понимания особенностей течения здесь и верификации моделей расчета.

  Рассматриваемая область трехмерного, турбулентного течения может быть представлена как состоящая из следующих пяти областей:

  •  истечение струй из напорных патрубков и их взаимодействие с корпусом шахты;
  •  формирование кольцевого опускного течения;
  •  опускное течение в кольцевом канале с диффузорным участком, образованным постепенным изменением толщины стенки корпуса в области приварки подводящих патрубков к корпусу реактора;
  •  течение в эллиптической части коллектора;
  •  течение в области опорных стояков ТВС.

  Кольцевой поток, образованный при взаимодействии потока теплоносителя с внутрикорпусными устройствами реактора, движется вертикально вниз и характеризуется изменением скорости по радиусу и в тангенциальном направлении. Радиальное изменение скорости определяется вязким трением потока о поверхности шахты и корпуса, тангенциальное – характером взаимодействия веерных струй: расстоянием между струями, расходами в веерных струях.

   В первой области радиальная скорость Wr существенно превышает осевую Wx  и тангенциальную W вплоть до поверхности шахты, где преобладающими становятся скорости Wx  и W.

  Формирование кольцевого течения из веерно растекающихся струй (вторая область) происходит в области конструкции, ограниченной сверху уплотнительным кольцом, разделяющим коллекторы подвода и отвода теплоносителя из активной зоны. Движущаяся к кольцу часть веерного пограничного слоя разворачивается в противоположном первоначальному движению направлении и в промежутках между струями, истекающими из входных патрубков, вытекает вертикально вниз, объединяясь с веерными струями, исходно двигавшимися в этом направлении. Как показывают эксперименты, скорость осевого потока между патрубками наибольшая, оси струй находятся между патрубками. При формировании кольцевого течения образуются крупные вихри, обеспечивающие компенсацию эжекционной способности исходных струй и веерных пограничных слоев. Компоненты скоростей Wх , Wr , W в основном объеме области соизмеримы, а на выходе преобладающей становится компонента скорости Wx, меняющаяся как по , так и по r.

  Течение в кольцевом канале (третья область) является примером трехмерного течения типа пограничного слоя, в котором Wx существенно больше Wr и  W. Диффузорность или ступенчатое изменение сечения канала мало влияют на характер течения. Градиенты скорости  существенно больше чем  в силу малости кольцевого зазора по сравнению с радиусом кольцевого канала. Течение в этой области моделируется наиболее точно в силу отработанности моделей замыкания турбулентности в течениях типа пограничного слоя. Проблемным является вычисление распределения скорости Wx() на границе второй и третьей зон.

  Течение в эллиптической части коллектора является течением с отбором массы и характеризуется соизмеримыми величинами компонент Wr ~ Wx.

  В области опорных стояков поток, истекающий из отверстий перфорации днища шахты и движущийся вертикально вверх, втекает в прорези стояков, предназначенных для прохода теплоносителя, и  формирует внутри стояков течение на входе в хвостовики ТВС.

  Анализ уравнений движения в напорном коллекторе и условий входа потоков из циркуляционных петель в напорный коллектор показал, что тангенциальная компонента скорости W может появляться не только вследствие зависимости Wx(), но и вследствие внесения истекающими из петель радиальными струями тангенциального момента количества движения, имеющего порядок величины

,                                                

где  - среднерасходная скорость истечения из i-ой петли;

     - среднее значение тангенциальной компоненты скорости в i-ой петле;

     Fi – площадь проходного сечения петли;

     Rcp – средний радиус кольцевого канала напорного коллектора;

     i – плотность теплоносителя на входе.

  Тангенциальная компонента Wi возникает при отклонении скорости потока на выходе из петли от радиальной как результат технологических решений, следствие кривизны оси трубопроводов циркуляционного контура, различия в расходах по отдельным петлям. Указанные причины могут привести к возникновению циркуляции , «закручиванию» опускного осевого течения в кольцевом канале. Интенсивность вращения потока должна увеличиваться в эллиптической части коллектора, когда величина радиуса течения уменьшается.

  Распределение скорости теплоносителя на входе в активную зону в условиях нормальной эксплуатации и при отклонении от условий нормальной эксплуатации определяется:

  •  расходами в патрубках подвода теплоносителя к корпусу реактора;
  •  течением, обменом количеством движения между потоками, истекающими из патрубков подвода, в области кольцевого опускного тракта в пространстве, ограниченном разделительным кольцом, шахтой и корпусом;
  •  течением в области эллиптического коллектора, образованного эллиптическими днищем корпуса и днищем шахты, сопровождающимся перетеканием потока теплоносителя во внутреннюю полость шахты через перфорацию днища шахты цилиндрическими отверстиями с вертикальной осью;
  •  течением между и в объеме опор для ТВС активной зоны, окончательно формирующих распределение расхода на входе в ТВС.

  Исследования течения в опускном кольцевом тракте в области ниже входных патрубков показали, что тангенциальное распределение скорости здесь определяется в первую очередь числом патрубков с максимальным расходом подводимого теплоносителя: между указанными патрубками зафиксированы максимальные скорости потока в направлении днища шахты. Течение между патрубками можно трактовать как движущиеся вертикально вниз в кольцевом зазоре струи, распределение скорости в которых в тангенциальном направлении изменяется вдоль потока. При одинаковом расходе во всех четырех подводящих патрубках образуется четыре струи, в трех – три струи, в двух – две струи, а при подводе теплоносителя через один из патрубков – одна струя. Минимальные значения скорости в этих струях имеют место за веерными струями из патрубков подвода, максимальные – в промежутках между этими веерными струями. Характер течения в опускном кольцевом тракте принципиально не меняется, если через несколько (один...три) патрубка подается до 50% от максимального расхода через патрубки. Максимальные скорости на оси различных опускных струй, движущихся в кольцевом зазоре, близки по величине. Можно отметить, что при увеличении «ширины» струи, т.е. расстояния между патрубками с максимальным расходом, максимальная скорость в струе несколько увеличивается. Минимальные скорости на границах струй изменяются вдоль течения немонотонно: в области, прилегающей к «веерной» струе, они сначала уменьшаются и затем на участке подхода потока к днищу шахты увеличиваются.

  Тангенциальные распределения скорости перед эллиптическим коллектором, образованным эллиптическими днищами корпуса и шахты, для различных расходов теплоносителя в подводящих патрубках приведены на рисунках 7…18. Для одинаковых/ различных по значению расходов в патрубках (рис.7,8) зафиксированы четыре «плоских» струи, ширина которых пропорциональна расстоянию между патрубками, а максимальная скорость на ~10% больше для более широких струй. Отношение максимальной и минимальной скоростей в струях (сечение С4) (рис.4, [  ]) составляет ~1,7. При уменьшении расхода в патрубке №2 до 50% от максимального (рис.9) или до нуля (рис.10) формируется три струи. Роль расхода через патрубок №2 появляется в неравномерности  скорости в струе между патрубками №3 и №1. Отношение максимальной и минимальной скоростей в струях составляет около 2,2. При уменьшении расхода в двух напротив расположенных (рис. 11,12), соседних «далеко» расположенных (рис.13,14) или соседних «близко» расположенных (рис.15,16) патрубках зафиксированы две струи соответственно одинаковой или различных ширины с близкими максимальными скоростями в параллельных струях. Отношение максимальной и минимальной скоростей в струях (сечение С4) составляет (2,5…3,7) для одинаковых по ширине струй, (3,2…4,2) и (3,4…4,7) для различных по ширине струй в зависимости от величины расхода в патрубках с частичной подачей теплоносителя. При уменьшении расхода в этих патрубках отношение максимальной и минимальной скоростей увеличивается. Для подачи максимального расхода через один патрубок подвода зафиксирована одна струя  с отношением максимальной и минимальной скоростей в сечении С4, равным 3,8…7,5.

Характеристики течения на входе в эллиптический коллектор (в сечении С4) между днищами корпуса и шахты приведены в таблице 1.

Таблица 1

NN

пп

Расходы в патруб-

ках подвода

Число струй

Угловая ширина струй

Отношение макс. и мин. скоростей струй

NN

рис.

1

1-1-1-1

4

125 и 55

1,7

7

2

0,5-0,5-0,5-0,5

4

125 и 55

1,7

8

3

1-0,5-1-1

3

160 и 100

2,2

9

4

1-0-1-1

3

135 и 112

2,2

10

5

1-0,5-1-0,5

2

180

2,5

11

6

1-0-1-0

2

180

3,7

12

7

1-0,5-0,5-1

2

240 и 120

3,2

13

8

1-0-0-1

2

200 и 160

4,2

14

9

1-1-0,5-0,5

2

260 и 100

3,4

15

10

1-1-0-0

2

225 и 135

4,7

16

11

1-0,5-0,5-0,5

1

360 /220 *

3,8

17

12

1-0-0-0

1

360 /110 *

7,5

18

  •  указана угловая ширина области с максимальной опускной скоростью в «плоской» струе

  Режим 1-1-1-1 во всех экспериментах – режим с одинаковым расходом воды в четырех подводящих патрубках модели.

  Режимы 1-0-1-1; 1-0-0-1 и 1-0-1-0 – с нулевым расходом в одном из подводящих патрубков; с нулевым расходом в двух соседних или двух противоположных, расположенных навстречу друг другу патрубках.

  Режимы 1-0,5-0,5-1, 1-0,5-1-1 – с уменьшенным в два раза расходом в двух или одном подводящем патрубке.

  Таким образом, течение теплоносителя в кольцевом опускном тракте и на входе в эллиптический коллектор между днищами корпуса и шахты зависит от числа патрубков, подающих максимальный расход теплоносителя, от их расположения друг относительно друга, от величины расхода в других патрубках. Кроме того, оно характеризуется различным числом опускных струй, их различной шириной, и увеличением тангенциальной неравномерности с уменьшением числа патрубков, через которые поступает максимальный расход.

.

 

Рисунок 7. Распределение скорости в режиме №1  (1-1-1-1).

1 – сечение С.1; 2 – сечение С.2; 3 – сечение С.3; 4 – сечение С.4.

Угловые координаты патрубков: №1 - 0°, №4 – 125°, №3 – 180°, №2 -305°

Рисунок 8. Распределение скорости в режиме №2  (0,5-0,5-0,5-0,5).

1 – сечение С.1; 2 – сечение С.2; 3 – сечение С.3; 4 – сечение С.4.

Угловые координаты патрубков: №1 - 0°, №4 – 125°, №3 – 180°, №2 -305°

Рисунок 9. Распределение скорости в режиме №3  (1-0,5-1-1).

1 – сечение С.1; 2 – сечение С.2; 3 – сечение С.3; 4 – сечение С.4.

Угловые координаты патрубков: №1 - 0°, №4 – 125°, №3 – 180°, №2 -305°

Рисунок 10. Распределение скорости в режиме №4  (1-0-1-1).

1 – сечение С.1; 2 – сечение С.2; 3 – сечение С.3; 4 – сечение С.4.

Угловые координаты патрубков: №1-0°, №4 – 125°, №3 – 180°, №2 -305°

Рисунок 11. Распределение скорости в режиме №5  (1-0,5-1-0,5).

1 – сечение С.1; 2 – сечение С.2; 3 – сечение С.3; 4 – сечение С.4.

Угловые координаты патрубков: №1 - 0°, №4 – 125°, №3 – 180°, №2 -305°

Рисунок 13. Распределение скорости в режиме №7  (1-0,5-0,5-1).

1 – сечение С.1; 2 – сечение С.2; 3 – сечение С.3; 4 – сечение С.4.

Угловые координаты патрубков: №1 - 0°, №4 – 125°, №3 – 180°, №2 -305°

Угловые координаты патрубков: №1 - 0°, №4 – 125°, №3 – 180°, №2 -305°

Рисунок 15. Распределение скорости в режиме №9  (1-1-0,5-0,5).

1 – сечение С.1; 2 – сечение С.2; 3 – сечение С.3; 4 – сечение С.4.

Угловые координаты патрубков: №1 - 0°, №4 – 125°, №3 – 180°, №2 -305°

Рисунок 17. Распределение скорости в режиме №11  (1-0,5-0,5-0,5).

1 – сечение С.1; 2 – сечение С.2; 3 – сечение С.3; 4 – сечение С.4.

Угловые координаты патрубков: №1 - 0°, №4 – 125°, №3 – 180°, №2 -305°

Рисунок 18. Распределение скорости в режиме №12  (1-0-0-0).

1 – сечение С.1; 2 – сечение С.2; 3 – сечение С.3; 4 – сечение С.4.

Угловые координаты патрубков: №1 - 0°, №4 – 125°, №3 – 180°, №2 -305°


EMBED Excel.Sheet.8  

EMBED Excel.Sheet.8  

EMBED Excel.Sheet.8  

EMBED Excel.Sheet.8  

EMBED Excel.Sheet.8  

EMBED Excel.Sheet.8  

EMBED Excel.Sheet.8  

EMBED Excel.Sheet.8  

EMBED Excel.Sheet.8  


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

34901. Сутність економічної організації виробництва 25.5 KB
  Сутність економічної організації виробництва У процесі виробництва завжди виникають декілька питань: що як і виробляти. Виробництво коли доцільне максимальні результати забезпечуються мінімальними витратами І мі їй можливо найбільше задоволення потреб при використанні наявних Ч р Ііким чином економічна ефективність характеризує зв'язок між кількістю одиниць рідкісних ресурсів що застосовуються в процесі Цн ніш і кількістю якогось продукту яка одержана в...
34902. Економічна модель кривої виробничих можливостей 330.5 KB
  Сутність вибору полягає в тому що оскільки ресурси обмежені і Госовуються цілком то всяке збільшення виробництва одних товарів ас переключення частини ресурсів із виробництва інших. Можливості виробництва піцци і промислових роботів при повній зайнятості ресурсів Аналізвиробничих альтернатив І. виробництво предметів споживання за допомогою переключення частини ресурсів із виробництва засобів виробництва. Однак у майбутньому це може позначитися ні З зниженні обсягів виробництва тому що...
34903. Типи економічної організації суспільства 22 KB
  Типи економічної організації суспільства Різні економічні системи сучасного світу розрізняються між собою як І і юологіями так і за своїм підходом до вирішення проблеми економії 1 її иення ефективності виробництва. Характеризується власністю на ресурси і використанням системи ринків і цін для економічної діяльності і керування нею що забезпечує ефективне їй ресурсів для задоволення потреб суспільства. ' мішані системи.
34904. Сутність економічного визначення ринку 31 KB
  Сутність економічного визначення ринку Конкуренція основний принцип функціонування ринку. Суб'єктами ринку є продавці і покупці домогосподарства і підприємства держава. Більшість суб'єктів ринку діють одночасно покупці і як продавці. Об'єктами ринку є товари вироблена продукція і послуги а і ресурси: земля праця капітал і підприємницькі здібності.
34905. Види ринків 21 KB
  Його можна класифікуваї за наступними ознаками: н 1 за суспільним поділом праці розрізняють ринок місцевиі Ч регіональний національний і міжнародний; 2 за типами власності приватний кооперативний державний; 3 за об'єктами ринкового обміну товарний праці товарів посл ноухау і фінансовий валютний фондовий...
34906. Факторы изменения спроса. Исключения из закона спроса 45 KB
  Исключения из закона спроса ФАКТОРЫ СПРОСА детерминанты спроса – факторы влияющие на величину спроса. Основным детерминантом является цена товара влияющая на спрос в соответствии с законом спроса. Кроме того существует ряд других факторов которые принято называть неценовыми факторами спроса.
34907. Факторы экономического роста 25.5 KB
  К факторам спроса следует отнести факторы способствующие увеличению совокупного спроса. Это заработная плата и иные доходы налоги на доходы и имущество предельная склонность к потреблению ставка банковского процента величина кассовых остатков и другие факторы определяющие спрос. Факторы распределения включают инфраструктуру страны по распределению и перераспределению ресурсов и продукции.
34908. Финансовая система государства. Понятия и функции 27 KB
  Финансовая система Российской Федерации представляет собой 4блочную систему: общегосударственные финансы; территориальные финансы; финансы хозяйствующих субъектов; финансы граждан. Главную роль в финансовой системе государства играют финансы хозяйствующих субъектов их задача заключается в формировании и использовании своих денежных средств.
34909. Функции и элементы налогов 25 KB
  Налоги образуют источник бюджетных доходов; Функция перераспределения ресурсов между отраслями. Налоги стимулируют одни виды деятельности и ограничивают другие; Функция перераспределения доходов между членами общества и достижения социальной справедливости. Люди с высокими доходами платят повышенные налоги а наиболее бедные напротив получают субсидии.