Термогидравлический модуль РАТЕГ: модели, методы решения, страница 12

              В качестве примера рассмотрим контрольный блок, реализующий пропорционально-интегральный закон регулирования числа оборотов насоса, в зависимости от уровня в емкости (Рис. 2.12).

              Задача этого блока на основе показаний датчика уровня и уставки уровня выработать сигнал на изменение угловой скорости насоса для компенсации отклонения уровня от номинального значения. Алгоритм работы блока следующий:

-  Первый элемент (преобразователь) на основе показания датчика уровня и уставки уровня вырабатывает сигнал рассогласования уровней.

-  Следующий преобразователь определяет накопленное отклонение путем интегрирования отклонения по времени.

-  Следующий преобразователь определяет значение угловой скорости насоса необходимое для ликвидации отклонения уровня на основе пропорционально-интегрального закона регулирования. Кроме того, преобразователь ограничивает (если это необходимо) значение угловой скорости предельно возможным значением. При этом преобразователь использует показания датчика  угловой скорости насоса.

-  Далее, апериодичное (инерционное) звено – регулятор учитывает то, что угловая скорость, в силу инерции, не может измениться мгновенно, а меняется за некое характерное время.

-  В результате блок регулирования выдает новую угловую скорость насоса.

              Кроме управления ЯЭУ СКУ можно использовать для управления расчетом (процессом моделирования) по заранее подготовленному сценарию. В этом случае используется система так называемых приказов, также управляемых триггерами. Приказ это программный модуль решающий некоторую относительно простую задачу: записать файл рестарта, сменить временной шаг, выдать состояние системы на определенный момент времени или по какому-нибудь условию, и др.

3.4.8 Модели, связанные с внешними кодами

3.4.8.1 Определение интенсивности источника водорода

              Код СВЕЧА на каждом временном шаге выдает массу (в кг) водорода, выделяющегося в данной ячейке термогидравлической сетки. Эта информация используется для расчета интенсивности «источника» водорода и «стока» пара.

              Масса водорода доступная для поступления в теплоноситель в объеме ячейки определяется как .

              Здесь  масса водорода, отложенная на предыдущих шагах из-за нехватки пара, суммирование по тепловым элементам в канале,  - масса водорода, выделенная в одном тепловом элементе k, n_k – кратность теплового элемента k.

              Масса пара доступная для окисления определяется как , в этой версии коэффициент k = 0.1.

              Масса водорода, поступающая в теплоноситель

,

«источник» водорода и «сток» пара в уравнении неразрывности газовой фазы

,

отложенная масса водорода:

.

3.4.8.2 Температура водорода

              Температура водорода поступающего в канал за счет окисления стенок определяется выражением

.

              Коэффициент θ определяется опцией TETA_H2_SOURSE=0 (по умолчанию).

3.4.8.3 Изменение сечения канала

              Масса расплава, поступившая в ячейку, равномерно распределяется по высоте ячейки, и соответственно меняются сечение и гидравлический диаметр. На границах такой ячейки вводится коэффициент местного сопротивления η = 1,1 (1 – A_min/A_max).

4 Методы численного решения

4.1 Список обозначений к главе 3

A – проходное сечение канала, м²

A_i – удельная поверхность раздела фаз, площадь поверхности раздела фаз в единице объема, м^–1

с_к – теплоемкость при постоянном давлении, Дж⋅кг-1⋅К-1

D = 4A/Π - гидравлический диаметр канала, м

G = G_f +G_g – удельный массовый расход смеси, массовая скорость, кг⋅м^-2⋅с-1

 - удельный массовый расход фазы, массовая скорость фазы, кг⋅м^-2⋅с-1

g – ускорение свободного падения, м/с^-2

h = (a_g r_g h_g + a_f r_f h_f) /ρ - удельная энтальпия теплоносителя, Дж/кг

h_fg - удельная энтальпия фазового перехода, Дж/кг

h_k – удельная энтальпия фазы, Дж/кг

h_ki – удельная энтальпия фазы k на межфазной границе, Дж/кг

h_ks – удельная энтальпия фазы k в состоянии насыщения, Дж/кг

H_nom – номинальный напор насоса, м

 - безразмерный напор насоса, м

J_nom - момент инерции ротора насоса, Н⋅м⋅с²

K_k - коэффициент теплопроводности, Вт⋅м-1⋅К-1

L – длина участка, м

 - безразмерный гидравлический момент сопротивления

М – гидравлический момент сопротивления

M_fr - момент сопротивления трения

P – давление, Па

 - число Прандтля

Q – объемный расход теплоносителя, м³⋅с^-1

 - безразмерный расход через насос

Q_nom - номинальный объемный расход через насос, м³⋅с^-1

Q_ik – объемная мощность теплопереноса между фазой и межфазной границей, Вт⋅м^-3

Q_wk – объемная мощность теплопереноса между фазой и стенкой канала, Вт⋅м^-3 

Q_wi – объемная мощность теплопереноса между стенкой и межфазной границей, Вт⋅м^-3

Q_v – объемная мощность тепловыделения в единице объема, Вт⋅м^-3

q =q_wg +q_wf+q_wi – плотность полного теплового потока от стенки к теплоносителю, Вт⋅м^-2

q_wi - плотность теплового потока от стенки к межфазной границе, Вт⋅м^-2

q_wk – плотность теплового потока от стенки к фазе, Вт⋅м^-2

q_rad,j - плотность потока результирующего излучения j-того теплового элемента (разность потоков излучения: получаемого и отдаваемого), Вт/м²

r – радиальная координата в тепловом элементе, м

R_j - плотность потока эффективного излучения элемента j (сумма потоков собственного и отраженного излучения), Вт/м²

 - число Рейнольдса

S – удельная интенсивность «источников-стоков» массы, кг⋅м^-3⋅с^-1

 - число Стентона

T_k – температура фазы, К

T_ki – температура фазы на межфазной границе, К

T_s – температура насыщения, К

T_w – температура стенки, К

t - время, с

V_k – скорость фазы k, м⋅с^-1

V_ki – скорость фазы на межфазной границе, м⋅с^-1

X_n – массовая концентрация неконденсируемого газа в газовой фазе

z – координата вдоль канала, м

α_k – объемная концентрация фазы

α_ki – коэффициент теплоотдачи от фазы к межфазной поверхности, Вт⋅м^-2⋅К^-1

δP_p - перепад давления создаваемый насосом, Па

δ_α - минимальные учитываемые значения концентраций фаз

∆ - абсолютная шероховатость стенок канала, м

 - перегрев стенки, К

ε - степень черноты

Г_ki – удельная интенсивность массообмена между фазой и межфазной границей, кг⋅м^-3⋅с^-1