Mathematical and Computer Modeling of the Forms of Multi-Zone Fuel Elements with Plates
Seeing the significant increase in the number of nuclear power plants, as well as models and modifications of nuclear reactors, it becomes important to find out/establish the advantages of certain plants. At the same time, designers face a number of questions for which optimal solutions have not yet...
Збережено в:
| Дата: | 2023 |
|---|---|
| Автори: | , , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | English Ukrainian |
| Опубліковано: |
Інститут енергетичних машин і систем ім. А. М. Підгорного Національної академії наук України
2023
|
| Онлайн доступ: | https://journals.uran.ua/jme/article/view/272179 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Energy Technologies & Resource Saving |
Репозитарії
Energy Technologies & Resource Saving| id |
oai:ojs.journals.uran.ua:article-272179 |
|---|---|
| record_format |
ojs |
| institution |
Energy Technologies & Resource Saving |
| collection |
OJS |
| language |
English Ukrainian |
| format |
Article |
| author |
Максименко-Шейко, К. В. Шейко, Т. І. Лісін, Д. О. Петренко, Н. Д. |
| spellingShingle |
Максименко-Шейко, К. В. Шейко, Т. І. Лісін, Д. О. Петренко, Н. Д. Mathematical and Computer Modeling of the Forms of Multi-Zone Fuel Elements with Plates |
| author_facet |
Максименко-Шейко, К. В. Шейко, Т. І. Лісін, Д. О. Петренко, Н. Д. |
| author_sort |
Максименко-Шейко, К. В. |
| title |
Mathematical and Computer Modeling of the Forms of Multi-Zone Fuel Elements with Plates |
| title_short |
Mathematical and Computer Modeling of the Forms of Multi-Zone Fuel Elements with Plates |
| title_full |
Mathematical and Computer Modeling of the Forms of Multi-Zone Fuel Elements with Plates |
| title_fullStr |
Mathematical and Computer Modeling of the Forms of Multi-Zone Fuel Elements with Plates |
| title_full_unstemmed |
Mathematical and Computer Modeling of the Forms of Multi-Zone Fuel Elements with Plates |
| title_sort |
mathematical and computer modeling of the forms of multi-zone fuel elements with plates |
| title_alt |
Математичне й комп’ютерне моделювання форм багатозонних ТВЕЛів із пластинами Математичне й комп’ютерне моделювання форм багатозонних ТВЕЛів із пластинами |
| description |
Seeing the significant increase in the number of nuclear power plants, as well as models and modifications of nuclear reactors, it becomes important to find out/establish the advantages of certain plants. At the same time, designers face a number of questions for which optimal solutions have not yet been found. At nuclear plants, there is the largest turnover of financial funds and the smallest gain in economy brings huge profits, but one should not forget about reliability and costs during the plant construction. This is a complex problem that is solved at the design stage. Calculations of the reactor at the design stage make it possible to determine the main parameters of the active zone, temperature values, etc. Thermohydraulic calculation of the active zone of the reactor is one of the cornerstones in justifying the safe operation of the nuclear power plant. Calculations of coolant parameters and temperatures of fuel elements are carried out at all stages of designing and proving the safety of nuclear power plants. Twisted pipes and finned heat transfer surfaces are widely used in engineering to increase the effective heat transfer coefficient. In particular, longitudinal, transverse, and spiral edges are used for finning the shells of fuel elements of nuclear reactors and the outer surfaces of steam generator pipes. Finning not only increases the heat transfer surface on the side where the heat transfer coefficient has a low value, but also significantly affects the hydrodynamics of the flow, and thus affects this coefficient. It is obvious that the better the medium is mixed in the main flow and in the intercoral zone, the higher the heat transfer coefficient is. The most profitable forms of fuel elements shells finning are chevron and polyzonal finning, which are performed in the form of a multiturn spiral with a large step. The R-function theory turned out to be quite convenient for building mathematical models of finned shells of fuel elements with straight and helical plates, as well as for building the corresponding objects on a 3D printer. From a practical point of view, the relevance of the problem is also determined by the significant spread of twisted cylindrical bodies, twisted channels, coils in the energy, chemical, oil, gas, metallurgical industries and in heat engineering equipment. The flows that arise at this time make it possible to intensify the processes of heat and mass exchange and achieve savings in energy resources. |
| publisher |
Інститут енергетичних машин і систем ім. А. М. Підгорного Національної академії наук України |
| publishDate |
2023 |
| url |
https://journals.uran.ua/jme/article/view/272179 |
| work_keys_str_mv |
AT maksimenkošejkokv mathematicalandcomputermodelingoftheformsofmultizonefuelelementswithplates AT šejkotí mathematicalandcomputermodelingoftheformsofmultizonefuelelementswithplates AT lísíndo mathematicalandcomputermodelingoftheformsofmultizonefuelelementswithplates AT petrenkond mathematicalandcomputermodelingoftheformsofmultizonefuelelementswithplates AT maksimenkošejkokv matematičnejkompûternemodelûvannâformbagatozonnihtvelívízplastinami AT šejkotí matematičnejkompûternemodelûvannâformbagatozonnihtvelívízplastinami AT lísíndo matematičnejkompûternemodelûvannâformbagatozonnihtvelívízplastinami AT petrenkond matematičnejkompûternemodelûvannâformbagatozonnihtvelívízplastinami |
| first_indexed |
2024-09-01T17:37:52Z |
| last_indexed |
2024-09-01T17:37:52Z |
| _version_ |
1809016183800725504 |
| spelling |
oai:ojs.journals.uran.ua:article-2721792023-04-24T13:26:06Z Mathematical and Computer Modeling of the Forms of Multi-Zone Fuel Elements with Plates Математичне й комп’ютерне моделювання форм багатозонних ТВЕЛів із пластинами Математичне й комп’ютерне моделювання форм багатозонних ТВЕЛів із пластинами Максименко-Шейко, К. В. Шейко, Т. І. Лісін, Д. О. Петренко, Н. Д. Seeing the significant increase in the number of nuclear power plants, as well as models and modifications of nuclear reactors, it becomes important to find out/establish the advantages of certain plants. At the same time, designers face a number of questions for which optimal solutions have not yet been found. At nuclear plants, there is the largest turnover of financial funds and the smallest gain in economy brings huge profits, but one should not forget about reliability and costs during the plant construction. This is a complex problem that is solved at the design stage. Calculations of the reactor at the design stage make it possible to determine the main parameters of the active zone, temperature values, etc. Thermohydraulic calculation of the active zone of the reactor is one of the cornerstones in justifying the safe operation of the nuclear power plant. Calculations of coolant parameters and temperatures of fuel elements are carried out at all stages of designing and proving the safety of nuclear power plants. Twisted pipes and finned heat transfer surfaces are widely used in engineering to increase the effective heat transfer coefficient. In particular, longitudinal, transverse, and spiral edges are used for finning the shells of fuel elements of nuclear reactors and the outer surfaces of steam generator pipes. Finning not only increases the heat transfer surface on the side where the heat transfer coefficient has a low value, but also significantly affects the hydrodynamics of the flow, and thus affects this coefficient. It is obvious that the better the medium is mixed in the main flow and in the intercoral zone, the higher the heat transfer coefficient is. The most profitable forms of fuel elements shells finning are chevron and polyzonal finning, which are performed in the form of a multiturn spiral with a large step. The R-function theory turned out to be quite convenient for building mathematical models of finned shells of fuel elements with straight and helical plates, as well as for building the corresponding objects on a 3D printer. From a practical point of view, the relevance of the problem is also determined by the significant spread of twisted cylindrical bodies, twisted channels, coils in the energy, chemical, oil, gas, metallurgical industries and in heat engineering equipment. The flows that arise at this time make it possible to intensify the processes of heat and mass exchange and achieve savings in energy resources. У зв’язку з суттєвим зростанням кількості атомних станцій, а також моделей і модифікацій ядерних реакторів, важливості набуває з’ясування/встановлення переваг тих або інших установок. У той же час перед конструкторами постає низка питань, для яких оптимальні рішення все ще не знайдено. На атомних станціях іде найбільший оберт фінансових коштів і найменший виграш в економічності приносить величезні прибутки, однак не можна забувати про надійність і витрати при будівництві установки. Це складна комплексна задача, яка вирішується на стадії проєктування. Розрахунки реактора на стадії проєктування дозволяють визначити основні параметри активної зони, значення температури та ін. Теплогідравлічний розрахунок активної зони реактора є одним з наріжних каменів в обґрунтуванні безпечної експлуатації АЕС. Розрахунки параметрів теплоносія й температур тепловиділяючих елементів проводяться на всіх стадіях проєктування й доведення безпеки ядерних енергетичних установок. Для збільшення ефективного коефіцієнта теплопередачі в техніці широко використовуються скручені труби й оребрені теплопередаючі поверхні. Зокрема, для оребрення оболонок ТВЕЛів ядерних реакторів і зовнішніх поверхонь труб парогенераторів застосовують поздовжні, поперечні, спіральні ребра. Оребрення не тільки збільшує поверхню теплообміну з того боку, де коефіцієнт тепловіддачі має низьке значення, а й помітно впливає на гідродинаміку потоку, а тим самим і на цей коефіцієнт. Очевидно, що чим краще перемішується середовище в основному потоці й у міжреберних зазорах, тим вищий коефіцієнт тепловіддачі. Найвигіднішими формами оребрення оболонок ТВЕЛів є шевронне й полізональне оребрення, які виконуються у вигляді багатозаходної спіралі з великим кроком. Теорія R-функцій виявилася достатньо зручною для побудови математичних моделей оребрених оболонок ТВЕЛів із прямими й гвинтовими пластинами, а також для побудови на 3D-принтері відповідних об’єктів. Із практичної точки зору актуальність задачі також визначається суттєвим поширенням скручених циліндричних тіл, скручених каналів, змійовиків в енергетиці, хімічній, нафтовій, газовій, металургійній галузях промисловості й у теплотехнічному устаткуванні. Потоки, які виникають при цьому, дають можливість інтенсифікувати процеси тепломасообміну й досягти економії енергетичних ресурсів. У зв’язку з суттєвим зростанням кількості атомних станцій, а також моделей і модифікацій ядерних реакторів, важливості набуває з’ясування/встановлення переваг тих або інших установок. У той же час перед конструкторами постає низка питань, для яких оптимальні рішення все ще не знайдено. На атомних станціях іде найбільший оберт фінансових коштів і найменший виграш в економічності приносить величезні прибутки, однак не можна забувати про надійність і витрати при будівництві установки. Це складна комплексна задача, яка вирішується на стадії проєктування. Розрахунки реактора на стадії проєктування дозволяють визначити основні параметри активної зони, значення температури та ін. Теплогідравлічний розрахунок активної зони реактора є одним з наріжних каменів в обґрунтуванні безпечної експлуатації АЕС. Розрахунки параметрів теплоносія й температур тепловиділяючих елементів проводяться на всіх стадіях проєктування й доведення безпеки ядерних енергетичних установок. Для збільшення ефективного коефіцієнта теплопередачі в техніці широко використовуються скручені труби й оребрені теплопередаючі поверхні. Зокрема, для оребрення оболонок ТВЕЛів ядерних реакторів і зовнішніх поверхонь труб парогенераторів застосовують поздовжні, поперечні, спіральні ребра. Оребрення не тільки збільшує поверхню теплообміну з того боку, де коефіцієнт тепловіддачі має низьке значення, а й помітно впливає на гідродинаміку потоку, а тим самим і на цей коефіцієнт. Очевидно, що чим краще перемішується середовище в основному потоці й у міжреберних зазорах, тим вищий коефіцієнт тепловіддачі. Найвигіднішими формами оребрення оболонок ТВЕЛів є шевронне й полізональне оребрення, які виконуються у вигляді багатозаходної спіралі з великим кроком. Теорія R-функцій виявилася достатньо зручною для побудови математичних моделей оребрених оболонок ТВЕЛів із прямими й гвинтовими пластинами, а також для побудови на 3D-принтері відповідних об’єктів. Із практичної точки зору актуальність задачі також визначається суттєвим поширенням скручених циліндричних тіл, скручених каналів, змійовиків в енергетиці, хімічній, нафтовій, газовій, металургійній галузях промисловості й у теплотехнічному устаткуванні. Потоки, які виникають при цьому, дають можливість інтенсифікувати процеси тепломасообміну й досягти економії енергетичних ресурсів. Інститут енергетичних машин і систем ім. А. М. Підгорного Національної академії наук України 2023-04-24 Article Article application/pdf application/pdf https://journals.uran.ua/jme/article/view/272179 Journal of Mechanical Engineering; Vol. 25 No. 4 (2022); 32-38 Проблемы машиностроения; Том 25 № 4 (2022); 32-38 Проблеми машинобудування; Том 25 № 4 (2022); 32-38 2709-2992 2709-2984 en uk https://journals.uran.ua/jme/article/view/272179/267782 https://journals.uran.ua/jme/article/view/272179/267783 Copyright (c) 2023 К. В. Максименко-Шейко, Т. І. Шейко, Д. О. Лісін, Н. Д. Петренко http://creativecommons.org/licenses/by-nd/4.0 |