Kritisches Leistungsverhältnis – Austrocknung
In SWRs ist ein ähnliches Phänomen als „Austrocknung“ bekannt und steht in direktem Zusammenhang mit Änderungen des Strömungsmusters während der Verdampfung im Bereich hoher Qualität. Bei bestimmten Kombinationen der Strömungsgeschwindigkeit durch einen Kanal, Druck, Strömungsqualität und lineare Wärmerate, die Wand kann Flüssigkeitsfilm erschöpfen und die Wand wird ausgetrocknet . Normalerweise wird die Kraftstoffoberfläche durch siedendes Kühlmittel effektiv gekühlt. Wenn der Wärmefluss jedoch einen kritischen Wert überschreitet (CHF – kritischer Wärmefluss), kann das Flussmuster die Austrocknungsbedingungen erreichen (dünner Flüssigkeitsfilm verschwindet). Die Wärmeübertragung von der Kraftstoffoberfläche in das Kühlmittel wird durch a verschlechtert drastisch erhöhte Kraftstoffoberflächentemperatur . In der hochwertigen Region tritt die Krise bei einem geringeren Wärmefluss auf. Da die Strömungsgeschwindigkeit im Dampfkern hoch ist, ist die Wärmeübertragung nach CHF viel besser als bei einem kritischen Fluss geringer Qualität (dh bei PWRs sind die Temperaturerhöhungen höher und schneller).
Typische Strömungs siedende Moden in einem vertikalen Kanal sind in der Figur dargestellt. Diese Abbildung zeigt die typische Reihenfolge der Strömungsregime, die vom Einlass zum Auslass eines beheizten Kanals auftreten . Am Einlass tritt die Flüssigkeit unterkühlt ein (bei einer niedrigeren Temperatur als der Sättigung). In diesem Bereich ist die Strömung einphasig. Beim Aufheizen der Flüssigkeit steigt die Wandtemperatur entsprechend an. Wenn die Wandtemperatur die Sättigungstemperatur überschreitet (z. B. 285 ° C bei 6,8 MPa), beginnt das unterkühlte Sieden der Keime . Blasen keimen in der überhitzten thermischen Grenzschicht an der beheizten Wand, kondensieren jedoch in der unterkühlten Masse .
Eine weitere Erhöhung der Flüssigkeitstemperatur führt dazu, dass die Flüssigkeitsmenge ihre Sättigungstemperatur erreicht und der konvektive Siedevorgang durch den sprudelnden Strom in den Schwallstrom übergeht . Das Erhöhen des Hohlraumanteils führt dazu, dass die Struktur der Strömung instabil wird. Der Siedevorgang gelangt durch die Schnecken- und Kippenströmung in das Ringströmungsregime mit seinem charakteristischen Ringfilm der Flüssigkeit. Bei gegebenen Kombinationen von Durchflussrate durch einen Kanal, Druck, Durchflussqualität und linearer Heizrate kann der Wandflüssigkeitsfilm austreten und die Wand austrocknen. Am Austrocknungspunkt steigt die Wandtemperatur deutlich an, um den angelegten Wärmestrom abzuleiten. Der Nachtrocknungsstrom ( Nebel- oder Tropfenstrom ) in dem beheizten Kanal ist unerwünscht, da das Vorhandensein eines solchen Strömungsregimes mit signifikant höheren Wandtemperaturen und starken Schwankungen der Wandtemperaturen einhergeht.
In diesem Fall definieren die Ingenieure Parameter, die als das Minimum Critical Power Ratio (MCPR) anstelle von DNBR bezeichnet werden. Das Critical Power Ratio (CPR) dient zur Bestimmung der thermischen Grenzen von Siedewasserreaktoren.
Definition der CPR:
Die CPR ist die Leistung in der Baugruppe, die durch Anwendung der entsprechenden Korrelation (en) berechnet wird, um zu bewirken, dass an einem bestimmten Punkt in der Baugruppe ein Siedeverlauf auftritt, dividiert durch die tatsächliche Betriebsleistung der Baugruppe.
Spezielle Referenz: Tong, LS, Weisman, Joel. Thermische Analyse von Druckwasserreaktoren. Amer Nuclear Society, 3. Auflage, 5/1996. ISBN-13: 978-0894480386.
