Fig. 2.1 shows the RELAP modelling

Fig. 2.1 shows the RELAP modelling for the heater shows the geometry and initial conditions of the modelling. Time dependent volumes tmp100 and tmp102 define pressure and temperature conditions at the inlet for the cold and hot flow respectively. The outer cold flow between the inner vessel and the shell is modelled as pipe (p533) divided in 17 hydraulic volumes, while the hot flow in the inner vessel installed with heater core is modelled as pipe (p540) divided in 16 hydraulic volumes. Branches B528, B537, B538 and B543, model nozzles N1 – N4 at the heater inlet and outlet for the cold and hot flow respectively. Time dependent junction tj44 and tj45 define the helium mass flow rate in two flows. Proper roughness () and energy loss coefficients () are set for the required pressure losses. Geometry and coefficients of the model are summarized in Appendix A. For the heater inlet part p539 divided into 12 hydraulic volumes models the hot flow and p531 divided into 9 hydraulic volumes for the cold flow. For the heater outlet part p542 divided into 7 hydraulic volumes models the hot flow and p535 divided into 5 hydraulic volumes for the cold flow.
The heat structure (HS) HS15311 for the heater inlet part models wall thickness consisting of 3 mm inner wall, 1 mm helium gap in the middle, and 2 mm outer wall. The wall is made by Alloy 625. The stagnated helium filling in-between (helium gap) is added to increase the thermal resistance, which reduces the heat transport from the hot to the cold helium flow. Two scenarios are carried out: I without the helium gap (nsep2012heat.i); and II with the helium gap (nsep2012heat_noHe.i). Hydraulic volumes 1 to 9 of p531 are bounded to the left side of this HS, while hydraulic volumes 3 to 11 of p533 to the right side. On both sides in contact with the cold and hot helium flows convective boundary conditions are defined. The heat transfer coefficients for both sides are obtained from Wall Heat Transfer Package 1 with Gnielinski correlation. The outer pipe is assumed to be adiabatic to the environment. The surface area on the left side is equal to 0.18934 m² with dh_hs of 0.042 m, while on the right side it is 0.24344 m² with dh_hs of 0.048 m.
Heat structure HS15401 models the heating element with electric power input (200 kW). Hydraulic volumes 3 to 15 of p540 are bounded to this HS. The heat transfer coefficient is obtained from RELAP5 Heat Transfer Package 1 for horizontal bundle. The heat transfer hydraulic diameter (dh_hs) is equal to the heating element diameter (12.5 mm). The heating element is built with three materials that the wall thickness is modelled in the radial direction from the middle point to the outer diameter with 0.75 mm for NiCr8020, 4.26 mm for MgO and 1.24 mm for Alloy625 (see Fig. 2.2 (a)). The power is applied to NiCr8020 only. The total surface area for the heat exchange is 20.442 m². HS15402 models the wall between p540 and p533 with a thickness of 8 mm. Hydraulic volumes 1 to 15 of p540 are bounded to the left side of this HS, while hydraulic volumes 2 to 16 of p533 to the right side. Same convective boundary conditions are used as they for HS15311. The shell is assumed to be adiabatic to the environment. The surface area on the left side is equal to 4.5616 m² with dh_hs of 0.48 m, while it on the right side it is 4.7136 m² with dh_hs of 0.496 m.
For the heater outlet part, HS15351 models wall thickness with wall thickness of 3 mm made by Alloy 625. Hydraulic volumes 1 to 5 of p535 are bounded to the left side of this HS, while hydraulic volumes 2 to 6 of p542 to the right side. Same convective boundary conditions are used as they for HS15311. The outer pipe is assumed to be adiabatic to the environment. The surface area on the left side is equal to 0.06703 m² with dh_hs of 0.042 m, while on the right side it is 0.07661 m² with dh_hs of 0.048 m.
Structure material properties are summarised in Table 2.2. For MgO constant specific heat capacity of 960 J/kgK and density of 3.581 g/cm³ are used. Density of NiCr8020 is 8400 kg/m³. Coordinates and initial conditions for all volumes are shown in Appendix B. The coordinate values are for the midpoint of the hydraulic volume.
Simulation results show that the heat loss from the hot side (heating) to the cold side (outer cooling in the shell) is ~36.2 kW lower in the scenario with the helium gap than in the scenario without the helium gap (Fig. 2.3 (a)). Therefore, the temperature increment from the inlet to the outlet on the hot side is in the scenario with the helium gap ~35 °C higher than in the scenario without the helium gap; while on the cold side the temperature increment is in the scenario without the helium gap ~35 °C higher than in the scenario with the helium gap (Fig. 2.3 (b)). Fig. 2.4 shows that the pressure drops of the heater are lower than 30 kPa on the hot side and lower than 16 kPa on the cold side. Table Table 2.3 shows the calculated heat transfer coefficients in RELAP5-3D at the steady state. Data for Fig. 2.3 and Fig. 2.4 are listed in RELAP_KATHELO_heater.xlsx.

Results (German) 1:

Abb. 2.1 zeigt die RELAP Modellierung für die Heizung der Geometrie und Anfangsbedingungen die Modellierung. Zeit abhängigen Bände tmp100 und tmp102 definieren Bedingungen von Druck und Temperatur am Einlaß für die kalte und heiße Strömung bzw.. Der äußere kalte Fluss zwischen dem Innenbehälter und der Schale wird modelliert, wie Rohr (p533) unterteilt in 17 hydraulische Bänden, während die heiße fließen in den Innenbehälter mit Heizung Kern installiert als Rohr (p540) unterteilt in 16 Bänden hydraulische modelliert ist. Filialen-B528, B537, B538 und B543, Modell bzw. Düsen N1-N4 bei der Heizung Einlass- und für die kalten und warmen Strömung. Zeit-abhängige Kreuzung tj44 und tj45 definieren der Massendurchsatz von Helium in zwei Strömungen. Angemessene Rauheit () und Energie-Verlust-Koeffizienten () werden für die erforderliche Druckverluste festgelegt. Geometrie und Koeffizienten des Modells sind in Anhang A. zusammengefasst. Für die Heizung-Inlet Modelle Teil p539 eingeteilt in 12 Bänden hydraulische heißen Fluss und p531 eingeteilt in 9 hydraulische Bände für die kalten Fluss. Für die Heizung-Outlet Modelle Teil p542 in 7 hydraulische Bände unterteilt die warme Strömung und p535 eingeteilt in 5 hydraulische Bände für den kalten Fluss.Die Hitze-Struktur Modelle (HS) HS15311 für den Saunaofen Meeresarm Teil bestehend aus Innenwand 3 mm, 1 mm-Helium-Lücke in der Mitte und Außenwand 2 mm Wandstärke. Die Wand wird von Alloy 625 hergestellt. Das festgefahrenen Helium füllen dazwischen (Helium Lücke) wird hinzugefügt, den thermischen Widerstand zu erhöhen, der was den Wärmetransport von der heißen auf den kalten Helium-Fluss reduziert. Zwei Szenarien werden durchgeführt: ich ohne Helium-Lücke (nsep2012heat.i); und II mit der Helium-Lücke (nsep2012heat_noHe.i). Hydraulische Bände 1 bis 9 von p531 begrenzt werden auf die linke Seite dieser HS, während hydraulische Mengen 3 bis 11 p533 auf der rechten Seite. Auf beiden Seiten in Kontakt mit der kalten und warmen Helium werden Ströme konvektiver Randbedingungen definiert. Die Wärmedurchgangskoeffizienten für beide Seiten stammen aus Wand Heat Transfer Paket 1 mit Gnielinski Korrelation. Das Außenrohr ist angenommen adiabatische für die Umwelt. Die Fläche auf der linken Seite ist gleich 0,18934 m ² mit Dh_hs von 0,042 m, während auf der rechten Seite es 0,24344 m ² mit Dh_hs von 0,048 m ist.Struktur HS15401 das Heizelement mit elektrischer Energie Eingang Modelle zu heizen (200 kW). Hydraulische Mengen 3 bis 15 p540 sind diese HS begrenzt. Der Wärmedurchgangskoeffizient wird aus RELAP5 Heat Transfer Paket 1 für horizontale Bundle gewonnen. Der Hitze Übertragung hydraulischer Durchmesser (Dh_hs) ist gleich die Heizung Element Durchmesser (12,5 mm). Das Heizelement ist mit drei Materialien, dass die Wandstärke in radialer Richtung vom mittleren Punkt um den Außendurchmesser mit 0,75 mm für NiCr8020, 4,26 mm für MgO und 1,24 mm für Alloy625 modelliert wird gebaut (siehe Abb. 2.2 (a)). Die Kraft wird nur auf NiCr8020 angewendet. Die gesamte Oberfläche für den Wärmeaustausch ist 20,442 m ². HS15402-Modelle, die auf der linken Seite dieser HS, während hydraulische Bände 2 bis 16 p533 auf der rechten Seite die Wand zwischen p540 und p533 mit einer Dicke von 8 mm. Hydraulische Bände 1 bis 15 von p540 begrenzt werden. Gleichen konvektiver Randbedingungen werden als sie für HS15311 verwendet. Wird angenommen, dass die Shell adiabatische für die Umwelt sein. Die Fläche auf der linken Seite ist gleich 4,5616 m ² mit Dh_hs von 0,48 m, während es auf der rechten Seite ist es mit Dh_hs 0,496 m 4,7136 m ². Für den Teil der Heizung Steckdose Wandstärke HS15351 Modelle mit Wanddicke von 3 mm von Alloy 625 gemacht. Hydraulische Bände 1 bis 5 von p535 begrenzt werden auf die linke Seite dieser HS, während hydraulische Bände 2 bis 6 der p542 auf der rechten Seite. Gleichen konvektiver Randbedingungen werden als sie für HS15311 verwendet. Das Außenrohr ist angenommen adiabatische für die Umwelt. Die Fläche auf der linken Seite ist gleich 0,06703 m ² mit Dh_hs von 0,042 m, während auf der rechten Seite es 0,07661 m ² mit Dh_hs von 0,048 m ist.Struktur-Materialeigenschaften sind in Tabelle 2.2 zusammengefasst. Für MgO Konstante spezifische Wärme werden Kapazität von 960 J/KgK und Dichte von 3,581 g/cm ³ verwendet. Dichte NiCr8020 ist 8400 kg/m ³. Koordinaten und Anfangsbedingungen für alle Volumes erscheinen in Anhang B. Die Koordinatenwerte sind für den Mittelpunkt des hydraulischen Volumes.Simulationsergebnisse zeigen, dass der Wärmeverlust von der heißen Seite (Heizung) auf der kalten Seite (äußere Kühlung in der Shell) ~36.2 kW-tiefer in das Szenario mit dem Helium-Lücke als im Szenario ohne Helium-Lücke (Abb. 2.3 (a)). Daher ist die Temperatur-Schrittweite von Einlaß an der Steckdose der heißen Seite in das Szenario mit der Helium-Lücke ~ 35 ° C höher als im Szenario ohne Helium-Lücke; während auf der kalten Seite das Temperatur-Inkrement im Szenario ohne Helium-Lücke ~ 35 ° C höher als im Szenario mit Helium-Lücke (Abb. 2.3 (b)) ist. Abb. 2.4 zeigt, der der Druck des Heizelements Tropfen sind niedriger als 30 kPa auf der heißen Seite und niedriger als 16 kPa auf der kalten Seite. Tabelle 2.3 zeigt die berechneten Wärmeübertragung Koeffizienten in RELAP5-3D in der Steady-State. Daten für Abb. 2.3 und Abb. 2.4 aufgeführt RELAP_KATHELO_heater.xlsx.

Results (German) 2:

Feige. 2.1 zeigt die RELAP Modellierung für die Heizung zeigt die Geometrie und die Anfangsbedingungen der Modellierung. Zeitabhängige Volumina TMP100 und TMP102 definieren, Druck- und Temperaturbedingungen am Einlass für die Kalt- und Warmfluss auf. Die äußere Kaltfluss zwischen dem Innenbehälter und dem Mantel ist als Rohr (P533) in 17 Hydraulikvolumina unterteilt modelliert, während die heiße Strömung in dem Innenbehälter mit Heizkern installiert als Rohr (P540) modelliert in 16 Hydraulikvolumina unterteilt. Niederlassungen B528, B537, B538 und B543, Modell Düsen N1 - N4 an der Heizung Einlass und Auslass für die Kalt- und Warmfluss auf. Zeitabhängigen Übergang tj44 und tj45 definieren die Heliummassendurchsatz in zwei Ströme. Die richtige Rauheit () und Energieverlustkoeffizienten () sind für die erforderlichen Druckverluste einstellen. Geometrie und Koeffizienten des Modells sind in Anhang A für die Heizung Einlassteil p539 in 12 Hydraulikvolumen Modellen die heiße Strömung und P531 in 9 Hydraulikvolumen für das Kaltfließ unterteilt sind zusammengefasst. Für die Heizung Auslaufteil P542 in 7 Hydraulikvolumen Modellen unterteilt die heiße Strömung und p535 unterteilt in 5 Hydraulikvolumen für den Kaltfluss.
Der Wärmeaufbau (HS) HS15311 für die Heizung Einlassteil Modelle Wanddicke, bestehend aus 3 mm Innenwand, 1 mm Helium Lücke in der Mitte und 2 mm Außenwand. Die Wand wird von Alloy 625 hergestellt Das stagnierte Heliumfüllung dazwischen (Helium Spalt) wird hinzugefügt, um den thermischen Widerstand, die den Wärmetransport von der heißen zur kalten Heliumstrom reduziert erhöhen. Zwei Szenarien werden durchgeführt: I ohne Helium Spalt (nsep2012heat.i); und II mit dem Helium Spalt (nsep2012heat_noHe.i). Hydraulikvolumina 1-9 von P531 sind mit der linken Seite dieser HS begrenzt, während Hydraulikvolumen 3 bis 11 des P533 auf die rechte Seite. Auf beiden Seiten in Kontakt mit der kalten und heißen Helium fließt konvektiven Grenzbedingungen definiert werden. Die Wärmeübergangskoeffizienten für beide Seiten werden von Wand-Hitze erhalten Transfer-Paket 1 mit Gnielinski Korrelation. Das Außenrohr wird angenommen adiabatischen an die Umgebung zu sein. Die Oberfläche auf der linken Seite gleich 0,18934 m² mit dh_hs von 0,042 m, während auf der rechten Seite ist es 0,24344 m² mit dh_hs von 0,048 m.
Wärme Struktur HS15401 Modelle das Heizelement mit elektrischer Energie-Eingang (200 kW). Hydraulikvolumen 3 bis 15 des P540 sind dieser HS begrenzt. Der Wärmedurchgangskoeffizient von RELAP5 Heat Transfer Package 1 für horizontale Bündel erhalten. Die Wärmeübertragungs hydraulischen Durchmesser (dh_hs) gleich dem Heizelement Durchmesser (12,5 mm). Das Heizelement ist mit drei Materialien, die die Wanddicke in der radialen Richtung vom Mittelpunkt zum Außendurchmesser mit 0,75 mm für NiCr8020, 4,26 mm für MgO und 1,24 mm für Alloy625 modelliert aufgebaut (siehe Fig. 2.2 (a)) . Der Strom wird nur NiCr8020 aufgetragen. Die Gesamtoberfläche für den Wärmeaustausch ist 20,442 m². HS15402 Modellen die Wand zwischen P540 und P533 mit einer Dicke von 8 mm. Hydraulikvolumen 1 bis 15 des P540 sind mit dem linken Seite dieser HS begrenzt, während Hydraulikvolumen 2 bis 16 des P533 auf die rechte Seite. Konvektiven gleichen Randbedingungen, wie sie für HS15311 verwendet. Die Schale wird angenommen adiabatischen an die Umgebung zu sein. Der Oberflächenbereich auf der linken Seite gleich 4,5616 m² mit dh_hs von 0,48 m, während es auf der rechten Seite ist es 4,7136 m² mit dh_hs von 0.496 m.
Für die Heizung Auslaufteil, HS15351 Modelle Wandstärke mit einer Wandstärke von 3 mm von Alloy 625 Hydraulic Bände 1 bis 5 von p535 sind an der linken Seite des HS begrenzt gemacht, während Hydraulikvolumen 2 bis 6 des P542 auf die rechte Seite. Konvektiven gleichen Randbedingungen, wie sie für HS15311 verwendet. Das Außenrohr wird angenommen adiabatischen an die Umgebung zu sein. Die Oberfläche auf der linken Seite gleich 0,06703 m² mit dh_hs von 0,042 m, während auf der rechten Seite ist es 0,07661 m² mit dh_hs von 0,048 m.
Structure Materialeigenschaften sind in Tabelle 2.2 zusammengefaßt. MgO konstante spezifische Wärmekapazität von 960 J / kgK und die Dichte von 3.581 g / cm³ verwendet. Dichte NiCr8020 ist 8400 kg / m³. Koordinaten und Anfangsbedingungen für alle Volumina sind in Anhang B gezeigt, Koordinatenwerte für den Mittelpunkt des Hydraulikvolumens.
Simulationsergebnisse zeigen, daß der Wärmeverlust von der Heißseite (Heizung) mit der kalten Seite (Außenkühlung in der Schale) ~ ist in dem Szenario mit dem Helium Spalt 36.2 kW niedriger als im Szenario ohne Helium Spalt (Fig. 2.3 (a)). Daher ist der Temperaturerhöhung von dem Einlass zu dem Auslass auf der heißen Seite in dem Szenario mit dem Helium Spalt ~ 35 ° C höher als die Belastungen, ohne Helium Spalt; während auf der Kaltseite der Temperaturanstieg in dem Szenario ohne Heliumspalt ~ 35 ° C höher als die Belastungen, mit dem Helium Spalt (Fig. 2.3 (b)). Feige. 2,4 zeigt, daß die Druckverluste des Heizers niedriger als 30 kPa auf der heißen Seite und niedriger als 16 kPa auf der kalten Seite. Tabelle Tabelle 2.3 zeigt die berechneten Wärmeübergangskoeffizienten in RELAP5-3D im stationären Zustand. Daten für Fig. 2.3 und Fig. 2.4 sind in RELAP_KATHELO_heater.xlsx aufgeführt.

Results (German) 3:

abb. 2.1 zeigt die relap modellbildung für die heizung zeigt die geometrie und die bedingungen der modellierung.mal davon bände tmp100 und tmp102 definieren, druck und temperatur auf der einlass für die kalten und warmen fluss).die äußere kälte strom zwischen den inneren schiff und die shell orientiert sich wie rohr (p533) aufgeteilt in 17 - bände,während der warmen strömung in die innere gefäß mit heizung installiert kern orientiert sich wie rohr (p540), unterteilt in 16 hydraulische bände.branchen b528, b537, b538 und b543, modell n4 an der heizung – düsen - einlauf und auslauf für die kalten und warmen fluss).mal davon aus tj44 und tj45 definieren die helium - masse durchfluss in strömen.eine unebenheit () und energieverlust koeffizienten () werden für den nötigen druck verluste.geometrie und koeffizienten des modells sind zusammengefasst in anhang a teil für die heizung. p539 aus zwölf hydraulischen bände modelle heißen fließen und p531 unterteilt in 9 - bände in der kalten strömung.für die heizung outlet teil p542 unterteilt in 7 bänden modelle heißen fließen und hydraulische p535 gliedert sich in fünf bänden in der kalten strömung hydraulik. "die hitze struktur (hs) hs15311 für die heizung bucht teilmodellen wanddicke, bestehend aus 3 mm innenwand, 1 mm - lücke in der mitte, und 2 mm außenwand.die mauer ist von alloy 625.die stagnierte helium füllen zwischen (helium - lücke) hinzugefügt, um die thermische beständigkeit, wodurch der wärmetransport aus dem heißen die kalte helium fließen.zwei szenarien durchgeführt: ich ohne die helium - kluft (nsep2012heat. i) und ii mit der helium - kluft (nsep2012heat_nohe. i).- bände 1 bis 9 p531 sind begrenzt auf die linke seite des hs,während die hydraulische bände 3 bis 11 p533 auf der rechten seite.auf beiden seiten in kontakt mit dem kalten und warmen helium strömt konvektiven randbedingungen definiert sind.die wärmeübergangskoeffizienten für beide seiten wurden von der wand wärmeübertragung paket 1 mit gnielinski korrelation.die äußere rohr wird angenommen, dass der adiabatische für die umwelt.die fläche auf der linken seite gleich 0.18934 m ² mit dh_hs von 0042 m, während auf der rechten seite ist es 0.24344 m ² mit dh_hs von 0048 m
hitze struktur hs15401 modelle das heizelement mit strom - input (200 kw).hydraulische bände 3 bis 15 p540 werden begrenzt auf das hs.der wärmeübergangskoeffizient stammen aus relap5 wärmeübertragung paket 1 für horizontale bündeln.die wärmeübertragung hydraulischen durchmesser (dh_hs) entspricht dem heizelement durchmesser (12,5 mm).das heizelement ist gebaut mit drei materialien, die die wanddicke orientiert sich in radialer richtung von der mitte auf die äußeren durchmesser mit 0,75 mm für nicr8020, 4.26 mm für mgo und 1,24 mm für alloy625 (siehe abb. 2.2 (a)).die macht wird nicr8020.die gesamtfläche der wärmeaustausch ist 20.442 m ².hs15402 modelle, die mauer zwischen p540 und p533 mit einer dicke von 8 mm.- bände 1 bis 15 p540 sind begrenzt auf die linke seite des hs, während die hydraulische bände 2 bis 16 p533 auf der rechten seite.auch bei randbedingungen verwendet werden, wie sie für hs15311.die schale ist als adiabatischen für die umwelt.die fläche auf der linken seite ist gleich 4.5616 m ² mit dh_hs von 0,48 mio, während es auf der rechten seite ist es 4.7136 m ² mit dh_hs von 0496 m
für die heizung outlet teil, hs15351 modelle wanddicke mit wanddicke von 3 mm durch alloy 625.- bände 1 bis 5 p535 sind begrenzt auf die linke seite des hs, während die hydraulische bände 2 bis 6 p542 auf der rechten seite.auch bei randbedingungen verwendet werden, wie sie für hs15311.die äußere rohr wird angenommen, dass der adiabatische für die umwelt.die fläche auf der linken seite ist gleich 0.06703 m ² mit dh_hs von 0042 m, während auf der rechten seite ist es 0.07661 m ² mit dh_hs von 0048 m
struktur eigenschaften werden nachstehend in tabelle 2.2.für mgo konstanten spezifische wärmekapazität von 960 j / kgk und dichte 3.581 g / cm ³ verwendet werden.dichte nicr8020 ist 8.400 kg / m ³.koordiniert und die bedingungen für alle bände anhang Β der koordinierung der werte sind für die mitte des hydraulischen band.
simulationsergebnisse zeigen, dass der wärmeverlust der heißen seite (heizung) auf die kalte seite (äusseren kühlung in der schale) - 36.2 kw in den unteren szenario mit dem helium abstand als im szenario ohne die helium - kluft (abb. 2.3 (a)).die temperatur erhöht der einlass zu dem outlet am heißen seite im szenario mit der helium - lücke - 35 ° c höher als in dem szenario ohne die helium - lücke.während auf der kalten seite die temperatur erhöht im szenario ohne die helium - lücke - 35 ° c höher als im szenario mit der helium - kluft (abb. 2.3 b).abb. 2.4 zeigt, dass der druck sinkt der heizkörper niedriger sind als 30 kpa zu heiß und weniger als 16 kpa auf der kalten seite.die folgende tabelle 2.3 zeigt die wärmeübergangskoeffizienten berechnet, in relap5-3d im steady state.