Chute de pression – Assemblage de combustible
En général, la perte de charge totale de l’assemblage de combustible est formée par la chute de friction du faisceau de combustible (en fonction de la rugosité relative des crayons de combustible, du nombre de Reynolds , du diamètre hydraulique , etc.) et par d’autres pertes de charge d’éléments structuraux (tuyères supérieure et inférieure, grilles d’espacement ou de mélange) ).
Voir aussi: Accélération de fluide – Perte de pression
En général, le calcul des pertes de charge dans les assemblages de combustible (en particulier les grilles d’espacement) n’est pas aussi simple et il fait partie du savoir-faire clé de certains fabricants de combustibles. Généralement, les pertes de charge sont mesurées dans des boucles hydrauliques expérimentales plutôt que calculées.
Les ingénieurs utilisent le coefficient de perte de pression , PLC . Il est noté K ou ξ (prononcé «xi»). Ce coefficient caractérise la perte de charge d’un certain système hydraulique ou d’une partie d’un système hydraulique. Il peut être facilement mesuré dans les boucles hydrauliques. Le coefficient de perte de charge peut être défini ou mesuré pour les deux conduites droites et en particulier pour les pertes locales (mineures) .
En utilisant les données de l’exemple mentionné ci-dessous, le coefficient de perte de charge (uniquement par frottement à partir d’un tuyau droit) est égal à = f D L / D H = 4,9 . Mais le coefficient de perte de charge global (y compris les grilles d’espacement, les buses supérieure et inférieure, etc.) est généralement environ trois fois supérieur. Cet automate ( ξ = 4,9 ) provoque que la chute de pression est de l’ordre de ( en utilisant les entrées précédentes) Dp friction = 4,9 x 714 x 5 2 /2 = 43,7 kPa (sans grilles d’ espacement, embouts supérieur et inférieur). Un PLC réel environ trois fois supérieur signifie que le carburant Δp sera environ trois fois supérieur .
La perte de charge globale du réacteur, le réacteur Δp , doit inclure:
- descente et fond du réacteur
- plaque de support inférieure
- Assemblage combustible, y compris les grilles d’espacement, les buses supérieures et inférieures et d’autres composants structurels – Δp fuel
- ensemble de structure de guidage supérieure
En conséquence, la perte de charge globale du réacteur – le réacteur Δp est généralement de l’ordre de centaines de kPa (soit 300 à 400 kPa) pour les paramètres de conception.
Il s’agit d’un exemple illustratif, les données précédentes ne correspondent à aucune conception de réacteur.
Exemple: perte de pression par friction – faisceau de carburant
Calculer la perte de charge par frottement d’une barre de combustible unique à l’ intérieur d’un cœur de réacteur en fonctionnement normal (débit de conception). Supposons que ce crayon de combustible fait partie d’un faisceau de combustible avec le réseau de combustible rectangulaire et que ce faisceau de combustible ne contient pas de grilles d’espacement. Sa hauteur est h = 4 m et la vitesse d’écoulement du cœur est constante et égale à V cœur = 5 m / s.
Suppose que:
- le diamètre extérieur du revêtement est: d = 2 xr Zr, 1 = 9,3 mm
- le pas des goupilles de combustible est: p = 13 mm
- la rugosité relative est ε / D = 5 × 10 -4
- la densité du fluide est: ρ = 714 kg / m 3
- la vitesse d’écoulement du cœur est constante et égale à V cœur = 5 m / s
- la température moyenne du liquide de refroidissement du réacteur est: T en vrac = 296 ° C
Calcul du nombre de Reynolds
Pour calculer le nombre de Reynolds , nous devons savoir:
- le diamètre extérieur du revêtement est: d = 2 xr Zr, 1 = 9,3 mm (pour calculer le diamètre hydraulique)
- le pas des goupilles de combustible est: p = 13 mm (pour calculer le diamètre hydraulique)
- la viscosité dynamique de l’eau saturée à 300 ° C est: μ = 0,0000859 Ns / m 2
- la densité du fluide est: ρ = 714 kg / m 3
Le diamètre hydraulique, D h , est un terme couramment utilisé pour gérer le débit dans des tubes et canaux non circulaires . Le diamètre hydraulique du canal de carburant , D h , est égal à 13,85 mm .
Voir aussi: Diamètre hydraulique
Le nombre de Reynolds à l’intérieur du canal de carburant est alors égal à:
Cela satisfait pleinement les conditions turbulentes .
Calcul du facteur de friction Darcy
Le facteur de frottement pour un écoulement turbulent dépend fortement de la rugosité relative. Il est déterminé par l’équation de Colebrook ou peut être déterminé à l’aide du diagramme de Moody . Le graphique de Moody pour Re = 575 600 et ε / D = 5 x 10 -4 renvoie les valeurs suivantes:
- le facteur de friction de Darcy est égal à f D = 0,017
- le facteur de friction Fanning est égal à f F = f D / 4 = 0,00425
Par conséquent, le coefficient de perte de pression (seulement le frottement d’un tuyau droit) est égal à ξ = f D L / D H = 4,9 .
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