HS – Бак со свободным уровнем

Описание

Блок представляет собой модель открытого объёма с заданным (как правило, постоянным) давлением внешней среды (не смешивающейся и не обменивающейся теплом с теплоносителем контура).

К баку в виде дочерних объектов должны быть подключены один или более узлов (блоков типа HS – Узел компенсатора), посредством которых бак подсоединяется к гидравлическому контуру (к каналам и трубам).

Математическая модель бака представляет собой модель типа "камера смешения". Весь теплоноситель, содержащийся в баке, имеет единые параметры (давление и энтальпию, и, следовательно, температуру и плотность).

Физический объект, соответствующий блоку: негерметичный бак (с открытым верхом) со свободным уровнем и постоянным (слабоменяющимся) давлением атмосферы или другой среды.

Свойство Тип геометрии бака задаёт способ вычисления текущего уровня теплоносителя в баке в зависимости от объёма теплоносителя и объёма бака. Свойство Зависимость уровня (м) от объёма жидкости (м³) L=f(V) характеризует профиль бака по высоте для произвольного типа геометрии. В остальных случаях профиль бака по высоте определяется свойством Внутренний диаметр, м.

Бак может иметь подключение к тепловым структурам (стенкам бака или трубным пучкам). Для этого в свойствах блока необходимо установить количестиво подключаемых тепловых структур и на схеме связать нужные объекты тепловыми связями. При работе с цилиндрическими стенками бака предполагается, что ось симметрии стенки совпадает с осью симметрии бака. Трубные пучки, связанные с баком, в свою очередь, могут иметь как горизонтальное, так и вертикальное расположение.

Порты наверх ↑

При помощи свойства Количество тепловых портов (Nheatport_wall) возможно задание произвольного количества тепловых связей для подключения цилиндрических стенок бака.

При помощи свойства Количество тепловых портов (Nheatport_tube_bundle) возможно задание произвольного количества тепловых связей для подключения трубных пучков.

Свойства наверх ↑

Параметры наверх ↑

Совместимые блоки наверх ↑

При помощи тепловых связей блок может соединяться со следующими блоками:

• HS – Тонкая стенка тип 1
• HS – Цилиндрическая толстая стенка
• HS – Цилиндрическая толстая стенка с излучением
• HS – Двухслойная цилиндрическая толстая стенка
• HS – Многослойная толстая стенка
• HS – Заданный тепловой поток на стенке
• HS – Стенка с заданной температурой

Соединение блока с другими элементами гидравлической схемы происходит с помощью блока HS – Узел компенсатора.

В качестве дочерних элементов на блок могут быть установлены следующие блоки библиотеки:

• HS – Узел компенсатора
• HS – ТЭН

Математическая модель наверх ↑

В процессе моделирования на каждом расчётном шаге решаются следующие уравнения:

• для объёма теплоносителя в баке:

  

• для энтальпии теплоносителя в баке:

  

• для концентрации i-ой пассивной примеси в объёме теплоносителя:

  

где V – объём теплоносителя [м³];

v – удельный объём теплоносителя [м³/кг];

ρ – плотность теплоносителя [кг/м³];

ΣG_in – сумма входящих в бак расходов [кг/с];

ΣG_ou – сумма выходящих из бака расходов [кг/с];

H – энтальпия теплоносителя [Дж/кг];

ΣGH_in – расход входящей с теплоносителем в бак энергии [Вт];

Q_wall – суммарная мощность от теплообмена со стенками [Вт];

Q_TB – суммарная мощность от теплообмена с трубными пучками [Вт];

Q_TEN – суммарная мощность от теплообмена с ТЭН [Вт];

C – концентрация i-ой пассивной примеси в объёме теплоносителя [кг/кг];

ΣGC_in – расход входящей с теплоносителем в бак i-ой примеси [кг/с];

C_v – источник i-ой примеси в объёме теплоноситлея [кг/(м³·с)];

λ – постоянная распада i-ой примеси [1/с].

Коэффициенты теплоотдачи от теплоносителя к стенкам и трубным пучкам рассчитываются для случая естественной конвекции в соответствии с [1]:

где Gr – число Грасгофа [-];

α – коэффициент теплоотдачи от теплоносителя к стенке или трубному пучку [Вт/(м²·K)];

g – ускорение свободного падения на поверхности Земли [м/с²];

D_e – определяющий характерный линейный размер поверхности теплообмена [м];

ν – кинематическая вязкость теплоносителя [м²/с];

β – коэффициент объёмного теплового расширения [1/K];

T_w – температура поверхности теплообмена [°C];

T – температура теплоносителя [°C];

Pr – число Прандтля теплоносителя [-];

λ – коэффициент теплопроводности теплоносителя [Вт/(м·K)].

Сопутствующие материалы наверх ↑

1. П.Л.Кириллов, Ю.С.Юрьев, В.П.Бобков "Справочник по теплогидравлическим расчётам (Ядерные реакторы, теплообменники, парогенераторы)". - М.: Энергоатомиздат, 1990. - 360 с.