Компоненты перепада давления

Особенности теплогидравлического расчёта реакторных установок с жидкометаллическим теплоносителем

Гидравлика

Основные понятия

Большинство гидродинамических расчётов в ядерной энергетике связаны с течениями в каналах. Главными задачами при расчёте таких течений являются определение гидравлических сопротивлений каналов различной формы и местных сопротивлений, расчёты распределения расходов, распределения скоростей, распределение касательных напряжений по периметру каналов. Целью расчёта гидравлических сопротивлений элементов контура является определение полных потерь давления в каналах и затрат мощности на прокачку теплоносителя.

Для гидравлических расчётов используются величины, характеризующие поток в каналах: геометрические характеристики канала (площадь сечения, гидравлический диаметр или другой определяющий размер, абсолютная и эквивалентная шероховатость и т.д.), скорость, плотность и вязкость среды. Средняя плотность среды определяется по средней температуре среды на данном участке канала.

В таблице 1 приведены факторы, влияющие на перепад давления в каналах.

Геометрия	Основные формы, специальные узлы, шероховатость	Круглые трубы, кольцевые каналы, пучки стержней, решетки, вентили, клапаны и др.
Фазы среды	Однофазная, двухфазная	Однокомпонентные, двухкомпонентные, многокомпонентные
Характер течения	Ламинарный, переходный, турбулентный	Интенсивность турбулентности
Режим течения двухфазной смеси	Пузырьковый, снарядный, дисперсно-кольцевой и др.	Пузыри; жидкие и паровые плёнки; капли
Направление потоков	Вертикальный восходящий Вертикальный нисходящий Наклонный Горизонтальный	Совместные потоки жидкости и пара, противонаправленные потоки
Временные условия	Стационарное течение Нестационарное течение	Изменение скорости процесса
Движущие силы	Вынужденная конвекция Естественная конвекция

Компоненты перепада давления

Общее сопротивление каналов складывается из сопротивления трения и местных сопротивлений , а также сопротивлений, связанных с ускорением потока и преодолением разности плотностей (нивелирный напор) :

Для однофазного потока жидкости две последние составляющие, при умеренных подогревах, обычно малы по сравнению с первыми двумя.

Сопротивление трения рассчитывается по формуле:

;

где - средняя по сечению канала скорость среды; - плотность среды; , - соответственно длина и гидравлический диаметр рассматриваемого участка канала; - коэффициент сопротивления трения, зависящий от геометрии канала, его шероховатости и числа Рейнольдса. Шероховатость оценивается средней длиной выступов, она может равномерной или неравномерной. В расчётах используется значение эквивалентной шероховатости (зависит от материала и назначения).