Caída de presión – Conjunto de combustible
En general, la caída de presión total del conjunto de combustible está formada por la caída por fricción del haz de combustible (depende de la rugosidad relativa de las barras de combustible, el número de Reynolds , el diámetro hidráulico , etc.) y otras caídas de presión de los elementos estructurales (boquilla superior e inferior, rejillas de separación o rejillas de mezcla )
Ver también: Aceleración de fluidos – Pérdida de presión
En general, no es tan simple calcular las caídas de presión en los conjuntos de combustible (especialmente las rejillas de separación) y pertenece a los conocimientos clave de ciertos fabricantes de combustible. Principalmente, las caídas de presión se miden en bucles hidráulicos experimentales , en lugar de calcularse.
Los ingenieros usan el coeficiente de pérdida de presión , PLC . Se observa K o ξ (pronunciado “xi”). Este coeficiente caracteriza la pérdida de presión de un determinado sistema hidráulico o de una parte de un sistema hidráulico. Se puede medir fácilmente en bucles hidráulicos. El coeficiente de pérdida de presión se puede definir o medir para tuberías rectas y especialmente para pérdidas locales (menores) .
Usando los datos del ejemplo mencionado a continuación, el coeficiente de pérdida de presión (solo friccional de la tubería recta) es igual a ξ = f D L / D H = 4.9 . Pero el coeficiente global de pérdida de presión (incluidas las rejillas de separación, las boquillas superior e inferior, etc.) suele ser aproximadamente tres veces mayor. Este PLC ( ξ = 4,9 ) Hace Que La Caída de Presión es del Orden de (utilizando Las Entradas Anteriores) Ap Friccion = 4,9 x 714 x 5 2 /2 = 43,7 kPa (SIN rejillas espaciado, TOBERAS superiores e inferiores ). Un PLC real aproximadamente tres veces mayor significa que el combustible Δp será aproximadamente tres veces mayor.
La pérdida de presión global del reactor, el reactor Δp , debe incluir:
- bajante y fondo del reactor
- placa de soporte inferior
- conjunto de combustible que incluye rejillas de separación, boquillas superior e inferior y otros componentes estructurales – combustible Δp
- conjunto de estructura de guía superior
En consecuencia, la pérdida de presión global del reactor – el reactor Δp es generalmente del orden de cientos de kPa (digamos 300-400 kPa) para los parámetros de diseño.
Es un ejemplo ilustrativo, los datos anteriores no corresponden a ningún diseño de reactor. [/lgc_column]
Ejemplo: Pérdida de presión por fricción – Paquete de combustible
Calcule la pérdida de presión por fricción de una sola barra de combustible dentro del núcleo de un reactor en funcionamiento normal (tasa de flujo de diseño). Suponga que esta barra de combustible es parte de un haz de combustible con la red de combustible rectangular y que este haz de combustible no contiene rejillas espaciadoras. Su altura es h = 4 my la velocidad del flujo del núcleo es constante e igual a V núcleo = 5 m / s.
Asumir que:
- el diámetro exterior del revestimiento es: d = 2 xr Zr, 1 = 9,3 mm
- el paso de los pasadores de combustible es: p = 13 mm
- la rugosidad relativa es ε / D = 5×10 -4
- la densidad del fluido es: ρ = 714 kg / m 3
- la velocidad del flujo del núcleo es constante e igual a V núcleo = 5 m / s
- la temperatura promedio del refrigerante del reactor es: T bulk = 296 ° C
Cálculo del número de Reynolds
Para calcular el número de Reynolds , tenemos que saber:
- el diámetro exterior del revestimiento es: d = 2 xr Zr, 1 = 9,3 mm (para calcular el diámetro hidráulico)
- el paso de los pasadores de combustible es: p = 13 mm (para calcular el diámetro hidráulico)
- la viscosidad dinámica del agua saturada a 300 ° C es: μ = 0.0000859 Ns / m 2
- la densidad del fluido es: ρ = 714 kg / m 3
El diámetro hidráulico, D h , es un término comúnmente utilizado cuando se maneja el flujo en tubos y canales no circulares . El diámetro hidráulico del canal de combustible , D h , es igual a 13,85 mm .
Ver también: Diámetro hidráulico
El número de Reynolds dentro del canal de combustible es entonces igual a:
Esto satisface completamente las condiciones turbulentas .
Cálculo del factor de fricción de Darcy
El factor de fricción para el flujo turbulento depende en gran medida de la rugosidad relativa. Se determina mediante la ecuación de Colebrook o se puede determinar mediante el gráfico de Moody . El gráfico de Moody para Re = 575600 y ε / D = 5 x 10 -4 devuelve los siguientes valores:
- el factor de fricción de Darcy es igual af D = 0.017
- el factor de fricción de Fanning es igual af F = f D / 4 = 0.00425
Por lo tanto, el coeficiente de pérdida de presión (solo fricción de tubería recta) es igual a ξ = f D L / D H = 4.9 .
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Este artículo se basa en la traducción automática del artículo original en inglés. Para más información vea el artículo en inglés. Puedes ayudarnos. Si desea corregir la traducción, envíela a: Translations@nuclear-power.net o complete el formulario de traducción en línea. Agradecemos su ayuda, actualizaremos la traducción lo antes posible. Gracias.
