РД 24.035.05-89 Методические указания. Тепловой и гидравлический расчет теплообменного оборудования АЭС

     6.2. Анализ теплогидравлических характеристик испарительных каналов с конвективным тепловосприятием на статическую неустойчивость

6.2.1. Теплогидравлическая характеристика канала представляет собой зависимость перепада давления в канале от расхода рабочей среды в нем в окрестности рабочей точки при фиксировании определенных режимных параметров.

Так, для элементов с тепловосприятием, не зависящим от состояния рабочей среды, теплогидравлическая характеристика, рассчитанная при фиксированной плотности теплового потока, совпадает с общепринятым в расчетах гидравлики котельных агрегатов понятием "гидравлическая характеристика".

6.2.2. Статическая неустойчивость выявляется при анализе теплогидравлических характеристик как собственно испарительных каналов, так и их групп (модулей), включая системы подводящих и отводящих трубопроводов вплоть до соединительных коллекторов.

Если при анализе межканальной неустойчивости элемент парогенератора можно представить как отдельно взятую самостоятельную единицу, то для анализа статической устойчивости следует построить его теплогидравлические характеристики при фиксировании следующих параметров (в простейшем случае): расхода теплоносителя, температуры рабочей среды на входе, температуры греющей среды на входе, при этом давление на выходе из элемента сохраняется постоянным.

Если рассматриваемый модуль является частью системы последовательно соединенных элементов парогенератора, то фиксированные параметры относятся к парогенератору в целом. В этом случае температура теплоносителя на входе данного модуля находится теплогидравлическим расчетом парогенератора в целом для каждого значения расхода рабочей среды, выбранного для построения гидравлической характеристики.

Другие дополнительные условия могут формулироваться в зависимости от типа и режима работы парогенератора. Так, например, при поперечном обтекании теплоносителем теплообменной поверхности гидравлическая характеристика строится при постоянном распределении температуры теплоносителя вдоль этой поверхности, которое находится теплогидравлическим расчетом элемента при номинальном общем расходе.

6.2.3 Теплогидравлические характеристики строятся с учетом возможных конструктивных и режимных разверок в теплообменниках, таких как изменение коэффициента теплопередачи вследствие отложений, увеличение коэффициента гидравлического сопротивления, неравномерности расхода и температуры теплоносителя на входе в отдельные модули или группы модулей и т.д. Построение характеристик производится в окрестностях рабочих точек (±25% от выбранного расхода рабочей среды).

6.2.4. Характеристика элемента считается устойчивой в окрестности рабочей точки, если она монотонно возрастает в ней. Для обеспечения допустимых значений теплогидравлической разверки и колебаний общего расхода при нестационарных режимах теплогидравлическая характеристика в окрестности рабочей точки должна иметь достаточную крутизну:

,

где 0 - коэффициент, который выбирается исходя из допустимого уровня разверок расхода и параметров рабочей среды на выходе.

6.2.5. Если рабочая точка находится на неустойчивом участке теплогидравлической характеристики элемента, может наблюдаться общесистемная неустойчивость. Для ее анализа необходимо знание гидравлических характеристик всего контура: насоса, трубопроводов, теплообменников и т.д. Общесистемная неустойчивость может быть как апериодической, так и колебательной.

Межканальная неустойчивость приводит либо к апериодическому перераспределению расходов рабочей среды между параллельными каналами, либо к пульсациям расходов в отдельных каналах при практически постоянном перепаде давления между ними. При апериодическом перераспределении рабочей среды между каналами элементы с разверенными расходами среды могут оказаться в области межканальной колебательной неустойчивости.

Для оценки возможных колебаний расхода и значений теплогидравлической разверки при работе в области многозначности характеристики рекомендуется строить ее в расширенном диапазоне расходов.

Изменение рабочей точки приводит к необходимости полной перестройки теплогидравлической характеристики.