Hydraulikdurchmesser
Der hydraulische Durchmesser D h wird häufig bei der Handhabung von Strömungen in unrunden Rohren und Kanälen verwendet . Der hydraulische Durchmesser wandelt unrunde Kanäle in Rohre mit gleichem Durchmesser um . Mit diesem Begriff kann man viele Dinge auf die gleiche Weise berechnen wie für ein rundes Rohr. In dieser Gleichung ist A die Querschnittsfläche und P der benetzte Umfang des Querschnitts.
Beispiel: Reynolds-Nummer für eine Primärleitung und ein Brennelement
Es ist ein veranschaulichendes Beispiel, die folgenden Daten entsprechen keinem Reaktordesign.
Druckwasserreaktoren werden mitflüssigem Hochdruckwasser (z. B. 16 MPa)gekühlt und moderiert . Bei diesem Druck siedet das Wasser bei ca. 350 ° C. Die Wassereintrittstemperatur beträgt ca. 290 ° C (~ 720 kg / m 3 ). Das Wasser (Kühlmittel) wird im Reaktorkern auf ca. 325 ° C (~ 654 kg / m 3 )erhitzt,während das Wasser durch den Kern fließt.
Der Primärkreislauf typischer PWRs ist in 4 unabhängige Kreisläufe (Leitungsdurchmesser ~ 700 mm) unterteilt. Jeder Kreislauf besteht aus einem Dampferzeugerund einer Hauptkühlmittelpumpe . Innerhalb des Reaktordruckbehälters (RPV) fließt das Kühlmittel zuerst außerhalb des Reaktorkerns (durch den Fallrohr ) nach unten . Vom Boden des Druckbehälters wird die Strömung durch den Kern umgekehrt, wo die Kühlmitteltemperatur ansteigt, wenn sie durch die Brennstäbe und die von ihnen gebildeten Baugruppen strömt.
Annehmen:
- Die Strömungsgeschwindigkeit der Primärleitung ist konstant und beträgt 17 m / s.
- Die Kernströmungsgeschwindigkeit ist konstant und beträgt 5 m / s.
- der hydraulische Durchmesser des Brennstoffkanals , D h , gleich 1 cm
- Die kinematische Viskosität des Wassers bei 290 ° C beträgt 0,12 × 10 –6 m 2 / s
Siehe auch: Beispiel: Durchflussrate durch einen Reaktorkern
Bestimmen
- das Strömungsregime und die Reynolds-Zahl innerhalb des Kraftstoffkanals
- das Strömungsregime und die Reynolds-Zahl innerhalb der Primärleitung
Die Reynolds-Zahl in der Primärleitung ist gleich:
Re D = 17 [m / s] × 0,7 [m] / 0,12 × 10 –6 [m 2 / s] = 99 000 000
Dies erfüllt die turbulenten Bedingungen vollständig .
Die Reynolds-Zahl im Kraftstoffkanal ist gleich:
Re DH = 5 [m / s] × 0,01 [m] / 0,12 × 10 –6 [m 2 / s] = 416 600
Dies erfüllt auch die turbulenten Bedingungen vollständig .
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