Computer simulation of thermal and hydraulic processes in NPP steam generator channels on the basis of interval-iterative method

Abstract

The designing of NPP steam generators, which are complex technical systems, requires a large number of variant calculations, as result of which must be obtained both optimal integral characteristics of steam generators (total heat transfer surface, metal capacity, hydraulic circuits, etc.) and many of their local characteristics (distributions heat flux densities and temperatures, possible amplitudes of their pulsations and others). The complexity of NPP steam generators as technical systems is determined by their multi-parameter, the presence of a complex logical and functional relationship between the parameters, the presence of various restrictions on the change of parameters, the stochastic change of parameters during exploitation. The article presents methods of mathematical modeling of thermal and hydraulic processes in NPP steam generators and modular programs of their calculations in one dimensional formulation on the example of a steam generator with countercurrent (direct current) mutual motion of the coolant and the working substance. Logical and structural schemes of computer programs of thermal and hydraulic calculations of NPP steam generators are presented.

Проектування парогенераторів АЕС, які є складними технічними системами, вимагає проведення великої кількості варіантних розрахунків, у результаті яких мають бути отримані як оптимальні інтегральні характеристики парогенераторів (загальна поверхня теплообміну, металоємність, гідравлічні опори контурів та інші), так і багато їх локальних характеристик (розподіли густини теплових потоків і температур, можливі амплітуди їх пульсацій та інші). Складність парогенераторів АЕС як технічних систем визначається їх багатопараметричністю; наявністю складного логічного і функціонального зв'язку між параметрами і різних обмежень на зміну параметрів; стохастичністю зміни параметрів під час експлуатації. У статті наведені методики математичного моделювання теплових і гідравлічних процесів у парогенераторах АЕС і модульні програми їх розрахунків у одномірній постановці на прикладі парогенератора з протитечійним (прямотечійним) взаємним рухом теплоносія і робочої речовини. Наведені логіко-структурні схеми комп’ютерних програм теплогідравлічного розрахунку парогенераторів АЕС.

Проектирование парогенераторов АЭС, являющихся сложными техническими системами, требует проведения большого количества вариантных расчетов, в результате которых должны быть получены как оптимальные интегральные характеристики парогенераторов (общая поверхность теплообмена, металлоемкость, гидравлические сопротивления контуров и др.), так и многие их локальные характеристики (распределение плотности тепловых потоков и температур, возможные амплитуды их пульсаций и др.). Сложность парогенераторов АЭС как технических систем определяется их многопараметричностью; наличиями сложной логической и функциональной связи между параметрами и разных ограничений на изменение параметров; стохастичностью изменений параметров во время эксплуатации. В статье приведены методики математического моделирования тепловых и гидравлических процессов в парогенераторах АЭС и модульные программы их расчетов в одномерной постановке на примере парогенератора с противоточным (прямоточным) взаимным движением теплоносителя и рабочего вещества. Предложены логико-структурные схемы компьютерных программ тепловых и гидравлических расчетов парогенераторов АЭС.