Termohydraulický návrh jaderných zařízení 3

Garant předmětu:

Přednášející:

Cvičící:

Předmět zajišťuje:

katedra jaderných reaktorů

Anotace:

Předmět rozšiřuje základní vědomosti studentů v problematice termohydrauliky jaderných zařízení. Studenti se dozví více o speciálních případech sdílení tepla (tekuté kovy a soli a plyny), uplatnitelné např. při výpočtech reaktorů IV generace, o proudění stlačitelných tekutin (plyny, páry, ?.), dvoufázovém proudění a metodách jeho výpočtu (důležité např. při havarijních analýzách jaderných zařízení nebo popisu BWR) a subkanálové analýze palivových souborů. Součástí je rovněž širší výklad turbulentního proudění a modelů vyvinutých pro jeho výpočet. Studenti se rovněž seznámí se základními principy CFD výpočtů a úskalími jeho použití.

Požadavky:

17THN1, 17THN2

Osnova přednášek:

1. Speciální případy sdílení tepla, 2 přednášky

Konvekce v tekutých kovech, konvekce v plynech, konvekce v tekutých solích,a konvekce při nadkritických parametrech chladiva.

2. Proudění stlačitelných tekutin, 1 přednáška

Proudění ideálního plynu, přeměna entalpie na kinetickou energii, výtok tekutiny, kritická rychlost, Lavalova dýza, stacionární ráz, proudění par.

3. Dvoufázové proudění, 4 přednášky

Základy dvoufázového proudění a jeho různé typy, diagramy proudění, principy popisu dvoufázového proudění, definice základních veličin a jejich výpočet, tlakové ztráty, modelování dvoufázového proudění, nestabilita (typy nestabilit a jejich původ, analýzy vybraných nestabilit), separace kapaliny a páry při dvoufázovém proudění.

4. Turbulentní proudění, 2 přednášky

Popis turbulentního proudění, modely turbulentního proudění a jejich principy, podrobné popisy modelů: K-epsilon, K-omega, RNG, model s Reynoldsovým napětím, LES modely.

5. Subkanálová analýza, 1 přednáška

Princip subkanálové analýzy a její použití při výpočtech aktivní zóny, rovnice pro subkanálovou analýzu.

6. Termohydraulika primárního okruhu, 1 přednáška

Hydraulické charakteristiky komponent primárního okruhu.

7. Principy CFD, 2 přednášky

Principy CFD, metody přepisu rovnic proudění a sdílení tepla do diferenční podoby, princip metody konečných objemů a metody konečných prvků, přehled dostupných kódů a jejich popis, problematika interpretace výsledků CFD analýz.

Osnova cvičení:

Vybrané probírané kapitoly jsou doplněny výpočty praktických příkladů. Výpočet: sdílení tepla do tekutých kovů, dvoufázové proudění, tlakové ztráty v primárním okruhu, výpočet pomocí CFD.

Cíle studia:

Znalosti:

Podrobné znalosti vybraných kapitol mechaniky tekutin, termodynamiky a sdílení tepla uplatnitelné v problematice termohydrauliky i při návrhu primárního okruhu jaderných zařízení i různých komponent jaderných zařízení.

Schopnosti:

Orientace v dané problematice, uplatnění získaných znalostí v dalších navazujících předmětech zabývajících se termomechanikou, konstrukcí jednotlivých zařízení na elektrárnách i chování a řízení jaderné elektrárny jako celku.

Studijní materiály:

Povinná literatura:

1. Tong, L.S., Weisman, J.: Thermal Analysis of Pressurized Water Reactors, American Nuclear Society, Illinois USA, 1996, ISBN: 0-89448-038-3.

2. Weseeling, P.: Principles of Computational Fluid Dynamics, Springer, 2000.

3. Wilcox, D. C.: Turbulence modeling for CFD, DCW Industries, California, 2002.

Doporučená literatura:

4. Lahey R.T., Moody F.J.: The Thermal-Hydraulics of a Boiling Water Nuclear Reactors, Američan Nuclear Society, La Grange Park, 1993, ISBN 0-89448-037-5.

5. Kobylka, D.: Odvod tepla z ADS systémů chlazených roztavenými solemi jako palivo-chladivo, Disertační práce, ČVUT v Praze, 2005.

Studijní pomůcky:

Počítačová učebna, CFD kód Star-CD.

Poznámka:

Další informace:

Pro tento předmět se rozvrh nepřipravuje

Předmět je součástí následujících studijních plánů: