900MW热工设计项目说明书专业资料

目录一．课程设计目二．课程设计任务三．热工设计作用四．热工设计办法五．原始数据选取、计算过程、计算成果及分析1、商定关于热工参数2、拟定燃料元件参数3、计算平均通道质量流速4、平均通道冷却剂焓场5、平均通道压降pm6、计算热管有效驱动压头7、计算热管冷却剂焓场8、最小临界热流密度比MDNBR9、热通道内燃料元件温度场六．设计分析七．参照书目一．课程设计目通过课程设计，初步掌握压水堆堆芯稳态热工设计原理、办法，并能综合运用已学知识对成果加以分析。二．课程设计任务以100、60万、30万千瓦压水堆为设计对象，规定在热工设计准则约束下，运用单通道模型进行下列工作：1．拟定出核电厂关于热工参数（热功率、堆内冷却剂工作压力、温度和流量等）2．拟定出燃料元件参数（栅格排列方式、栅距、芯块直径、包壳直径、元件数、堆芯直径、堆芯高度等）3．依照热工设计准则中规定内容进行关于计算1）计算平均通道冷却剂质量流密度2）计算平均通道冷却剂焓场3）计算平均通道各类压降4）计算热管有效驱动压头和冷却剂质量流密度5）计算热管冷却剂焓场（事实上就是计算拟定热点因子和焓升热通道因子）6）计算最小DNBR7）计算燃料元件温度三．热工设计作用热工设计在整个反映堆设计过程中，起主导作用和桥梁作用四．热工设计办法单通道模型：是热工水力设计中所采用一种比较简朴模型。用单通道模型编制计算机程序在设计时普通采用二根通道：一根为名义通道，它所有参数均为名义值，另一根为热通道，将所有不利因子均加在热通道上，它是堆芯极限通道。通道之间不考虑质量、能量和动量互换，最多只能考虑热通道中因阻力增大而使其流量再分派和因交混效应而使热通道中冷却剂焓值下降两种机理。五．原始数据选取、计算过程、计算成果及分析1、商定关于热工参数反映堆输出热功率已知：核电厂电功率NT:900MW电厂效率：压水堆核电厂毛效率（发电效率）0.355~0.385压水堆核电厂净效率（供电效率）（扣除厂用电）0.315~0.345取核电厂总效率0.333（取自《反映堆热工设计手册》编写：周全福）NTNeT2700mw2、拟定燃料元件参数燃料元件传热面积SSNTFuq是燃料内释热量占堆芯总发热量份额(在大型压水堆设计中普通取Fu97.4%应依照实验或参照同类型相近功率反映堆初步拟定燃料元件表面平均热流密度依照大亚湾900MW堆，燃料元件表面平均热流密度取624.0KW/析》彭敏俊，附录12)（《核动力装置热力分SNTFu2700mw*0.9744214.4m22q0.624mw/m3、计算平均通道质量流速Gm(1)WtN(P2，旁通系数2WWt4dw)依照如下数据，热工水力参数名义值和设计中取值恰希玛核电站参数名名义值冷却剂流量(m3/h)堆芯功率份额()冷却剂平均温度(C)系统压力(MPa)旁通流量(%)核焓升因子()工程焓升因子()33600130215.331.6875*1偏差∕3%30.196∕∕∕取值322001.0330515.151.68751.04大亚湾核电站名义值71370131015.54.31.55*1偏差∕2%2.20.21∕∕取值685201.02312.215.296.51.551.033*此为技术规格书中限值旁通系数取6.5%，(《核动力装置热力分析》彭敏俊，附录12)，依照大亚湾规格取较大冷却剂流量52650h,依照《热工水力设计手册》（周全副）P2N=157。4dw=2=0.02606，Gm(1)WtN(P224dw)(10.065)*5265012032t/m2h3342.2kg/m2s157*0.026064、平均通道冷却剂焓场(z)2sinLzHf,m(z)Hf,m,inqdwGm(P242dw)(z)dz0z等效于hf,mzhf,in堆芯有效高度L=3.66m,=qALGmAbzdz0z=4214.4/(157*3.66)=7.334／ｍ入口焓值由冷却剂入口温度查表得到，冷却剂入口温度依照大亚湾堆型取292.4℃，压力为15.5Ｍ。查饱和水蒸气表并且线性插值得到入口焓值Hf,m,in1303.22kJ/kgHf,m(z)Hf,m,inqdwGm(P240.624mw/m2*7.334m21303.22kJ/kg3342.2kg/m2s*0.02606m22dw)(z)dz0z(z)dz0z0.624MW/m2*7.334m2/mzππ1303.22kJ/kgsinzdz3.663342.2kg/m2s*0.02606m202zπ1303.22kJ/kg98.78cosZkJ/kg3.660算得出口焓值Hf,m,out1500.8kJ/kg，反查温度为325.98℃冷却剂平均焓值为1402kJ/kg，反查温度为309.9℃。依照309.9℃，15.5MPa查得密度ρ=704.9856kg/平均通道冷却剂焓场分布图如下：；υ=8.461*pa*s焓值kJ/kg5、平均通道压降pm提高压降，pE,m堆芯高度Z(m)z2z1gdz加速压降，pA,mv2v1vdvG(v1v2)Lv2摩擦压降，pFfDe2形阻压降。pck1)提高压降由平均管冷却剂焓值和系统压力查得平均密度ρ=704.9856kg/z2v22；平均动力粘度υ=8.461*kg/m*spE,mgdzgL704.9856*9.8*3.6625544paz12)加速压降平均通道冷却剂入口温度292.4℃，15.5MPa,查得1=741.6425kg/υ=9.148*kg/m*s平均通道冷却剂出口温度325.98℃，15.5MPa,查得2=663.6856kg/kg/m*spA,mvdvGm(v2v1)Gm2(v1v21211)3342.22*(11)1769.14pa663.6856741.64253)摩擦压降12.620.25π*9.528.34mm,但栅距12.6mm，燃料棒直径9.5mm，堆芯中部De4*(4*（12.69.5）9.5π是考虑边沿栅格，当量直径会变大，估算得10.5mm,但是不会不不大于12.6mm,保守预计取一种较大当量直径11.9mm。ReinDevDeGm0.0119*3342.24.34*1059.148*10^(-5)ReavgDevDeGm0.0119*3342.24.70*1058.461*10^(-5)Rein当ReDevDeGm0.0119*3342.25.10*1057.795*10^(-5)是湍流区。故鉴定冷却剂在通道中处在湍流区f0.31640.31640.01191Re0.25(4.98*105)0.25Lv23.66G2m13.663342.221pFf0.01191**0.01191**27410paDe20.012620.01262704.95864）形阻压降由于是等截面直通道故形阻压降为0平均通道压降：pmpe,mpa,mpF025544pa1769.14pa27410pa54723.14pa6、计算热管有效驱动压头pd,hkf,hpf,mka,h(pa,mpin,mpex,mpg,m)pe,mkf,h为热管摩擦压降下腔室修正因子ka,h为热管各形阻压降及加速压降下腔室修正因子pd,h(1)(2N)pF,m(1)2[pA,mpS,m]pE,mpA,m，pF,m均已经由第六步求出，由于是等截面直通道pS,m0为由于下腔室流量分派不均匀而使热通道流量减少百分数，则WWh,min,3W11；N＝0.21.03计算：pd,h(1)(2N)pF,m(1)2[pA,mpS,m]pE,m1(20.2)12)*27410(11)[1769.140]255441.031.0353201.33pa(117、计算热管冷却剂焓场WWh,min,3W1Wh,min,311可以得到1.031.03WW是平均通道冷却剂流量，由于热管和平均管流通面积相似，因此=Gm/1.03=3342.2/1.03=3244.9kg/Ns=1.03。查得同类型反映堆FH=1.55，FH=1.033EHf,h(z)Hf,inEqFNHFHALGhAh(z)dz0z0.624mw/m2*7.334m2*1.55*1.033z1303.22kJ/kg0(z)dz3244.9kg/m2s*0.02606m20.624MW/m*7.334m/m*1.55*1.033zππsinzdz22023.663244.9kg/ms*0.02606mπz1303.22kJ/kg158.57cosZkJ/kg3.6601303.22kJ/kgHf,h,a1461.79kJ/kg焓场分布图如下228、最小临界热流密度比MDNBR计算办法：有了热通道内冷却剂质量流速及焓场Hf,h(z)，就可计算热通道临界热流NE密度qDNB,c(z)，并依照实际热流密度qh(z)FHFqq(z)，依照公式DNBR(z)qDNB,c(z)qFF(z)EqNH，计算热通道轴向燃料元件表面临界热流密度比DNBR及最小临界热流密度比MDNBR，从而拟定与否满足反映堆热工设计准则规定。计算过程：经验证，符合W—3公式合用范畴。882.0226.23810p0.17221.4310pqDNB,c3.154107exp18.1775.98710pxe0.2049G0.14841.596xe0.1729xexe1.0371.157-0.869xe61060.26640.8357exp124de0.82580.34110-6hfshf,inqDNB,ev轴向均匀加热通道临界热流密度，W/m2；p冷却剂工作压力，Pa；P=15.5Mpaxe计算点z处热力学平衡含汽率；xehf(z)hlhlg1303.22kJ/kg158.57cosπzZkJ/kg1629.88kJ/kg3.660966.2387kJ/kgsG冷却剂质量流速，kg/(m2h)；=3244.9kg/de冷却剂通道当量直径，m；de=.0.0119mhfs冷却剂饱和焓，J/kg；hfs=1629.88kJ/kghf,in堆芯入口处冷却剂焓，J/kg。hf,in=1303.22KJ/kg86862.0226.23810*15.5*100.17221.4310*15.5*106qDNB,c3.1541076exp18.1775.98710*15.5*10xe0.2049*3244.9*36000.14841.596xe0.1729xexe1.0371.157-0.869xe6100.26640.8357exp124*0.01190.82580.341101629.88*10-631303.22*103由MATLAB作出qDNB,c在通道内分布图如下Eqh(z)FN(z)Mw/m2996216(z)w/m2HFqq(z)1.55*1.03*0.624(z)2sinLzDNBR(z)qDNB,c(z)qFqEFNH(z)qDNB,c(z)996216(z)w/m2用MATLAB作图得DNBR分布图如下：z=2.29~2.34m时，得到最小DNBR，MDNBR=2.204符合设计准则规定。9、热通道内燃料元件温度场典型温度分布