Aceleração de Fluidos
Sabe-se que quando o fluido é aquecido (por exemplo, em um canal de combustível), o fluido se expande (mudança na densidade do fluido) e aumenta sua velocidade de fluxo como resultado da equação de continuidade (a seção transversal do canal permanece a mesma). Para um volume de controle que tem uma única entrada e uma única saída, esta equação afirma que, para o fluxo em estado estacionário, a taxa de fluxo de massa no volume deve ser igual à taxa de fluxo de massa.
Entrada de massa por unidade de tempo = Saída de massa por unidade de tempo
Outro princípio muito importante afirma ( princípio de Bernoulli ) que o aumento da velocidade do fluxo no canal aquecido causa a diminuição da pressão do fluido . Essa perda de pressão também pode ser considerada como uma perda de pressão local e pode ser calculada a partir da seguinte equação:
Resumo:
- A perda de carga do sistema hidráulico é dividida em duas categorias principais :
- Perda de Cabeça Maior – devido ao atrito em tubos retos
- Menor perda de carga – devido a componentes como válvulas, curvas…
- Uma forma especial da equação de Darcy pode ser usada para calcular pequenas perdas .
- As perdas menores são aproximadamente proporcional ao quadrado da taxa de fluxo e, portanto, eles podem ser facilmente integrados na equação de Darcy-Weisbach através de coeficiente de resistência K .
- Como uma perda de pressão local, a aceleração do fluido em um canal aquecido também pode ser considerada.
Existem os seguintes métodos:
Caudal através do núcleo de um reactor – aceleração do líquido de refrigeração
É um exemplo ilustrativo, os dados a seguir não correspondem a nenhum projeto de reator.
Os reatores de água pressurizada são resfriados e moderados por água líquida de alta pressão (por exemplo, 16MPa). A essa pressão, a água ferve a aproximadamente 350 ° C (662 ° F). A temperatura de entrada da água é de cerca de 290 ° C (~ ~ 720 kg / m 3 ). A água (refrigerante) é aquecido no núcleo do reactor para cerca de 325 ° C (⍴ ~ 654 kg / m 3 ) medida que a água flui através do núcleo.
O circuito primário dos PWRs típicos é dividido em 4 circuitos independentes (diâmetro da tubulação ~ 700 mm), cada circuito compreende um gerador de vapor e uma bomba de refrigeração principal . Dentro do vaso de pressão do reator (RPV), o líquido de arrefecimento flui primeiro para fora do núcleo do reator (através do descendente). Do fundo do vaso de pressão, o fluxo é revertido através do núcleo, onde a temperatura do líquido de refrigeração aumenta à medida que passa pelas barras de combustível e pelos conjuntos formados por elas.
Calcular:
- Perda de pressão devido à aceleração do líquido de arrefecimento em um canal de combustível isolado
quando
- a velocidade do fluxo de entrada do canal é igual a 5,17 m / s
- a velocidade do fluxo de saída do canal é igual a 5,69 m / s
Solução:
A perda de pressão devido à aceleração do líquido de arrefecimento em um canal de combustível isolado é então:
Este fato tem consequências importantes. Devido à diferente potência relativa dos conjuntos de combustível em um núcleo, esses conjuntos de combustível têm resistência hidráulica diferente e isso pode induzir o fluxo lateral local do líquido de arrefecimento primário e deve ser considerado nos cálculos termo-hidráulicos.
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