Экспериментальное исследование развития теплообмена жидкого металла по длине горизонтальной трубы в поперечном магнитном поле в условиях неоднородного обогрева

• Автор: Дорофеев, Дмитрий Игоревич
• Шифр специальности: 01.04.14
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 116 с. : ил.

Список условных обозначений

1. Математическое описание

2. Современное состояние вопроса

2.1. Гидродинамика и теплообмен при течении жидкого металла в трубе

2.2. Гидродинамика и теплообмен при течении жидкого металла в трубе

в продольном магнитном поле

2.3. Гидродинамика и теплообмен при течении жидкого металла в трубе

в поперечном магнитном поле

2.4. Обзор последних тенденций в исследовании течений жидких металлов

2.5. Выводы по современному состоянию вопроса

3. Методы и техника экспериментальных исследований

3.1. Постановка задачи
3.2. Экспериментальный стенд
3.3. Рабочий участок
3.4. Измерительный зонд
3.5. Автоматизированная система научных исследований
3.6. Методика измерений
4. Результаты экспериментов
4.1. Теплоотдача при неоднородном обогреве слева/справа в отсутствие магнитного поля
4.2. Теплоотдача при неоднородном обогреве слева/справа в поперечном магнитном поле
4.3. Измерение температурных пульсаций
Заключение
Список литературы
СПИСОК УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ

х,у - декартовы координаты, м;
^ - время, с;
щ - скорость, м/с;
IV - безразмерная скорость;
В - индукция магнитного поля, Т;
с1 - внутренний диаметр трубы, м;
г - текущий радиус, м;
г0=с1/2 - внутренний радиус трубы, м;
Я=г/г0 - безразмерный радиус;
5П - электрическое сопротивление,
и - напряжение, В;
/ - сила тока, А;
V - плотность тока, А/м ;
Е - напряженность электрического поля, В/м;
Т - температура, °С;
С - массовый расход, кг/с;
р - давление, Па;
qc - плотность теплового потока на стенке, Вт/м2;
а - коэффициент теплоотдачи, Вт/(м К)
Р - коэффициент объемного термического расширения,
1/К;
5 - диаметр королька термопары, мм;
X - коэффициент теплопроводности, Вт/мК;
а - коэффициент температуропроводности, м2/с;
рм - магнитная проницаемость среды, Гн/м;
Бе - диэлектрическая проницаемость;
V - кинематический коэффициент вязкости, м /с;

г) - динамический коэффициент вязкости, кг/м с;
р - плотность, кг/м3;
ст - интенсивность пульсаций температуры, °С;
ас - электропроводность, 1/(Ом м);
с - теплоемкость, Дж/(кг К);
g - ускорение силы тяжести, м/с ;
Е, - коэффициент гидравлического сопротивления;
V - число Прандтля;

ис! - число Рейнольдса;

Ре = Яе Рг
На = Всі.
исі - число Пекле;
- число Гартмана;
На2 ст В2с1 - параметр МГД-взаимодействия;
N = =
Яе р]¥
асі - число Нуссельта;

gJЗqcd4 - число Грасгофа, рассчитанное по тепловому потоку;
4 и2Д
11а ц = Огч Рг - число Рэлея, рассчитанное по тепловому потоку;
0 _ Тс - Тж - безразмерная температура стенки;

1 х - приведенная длина.
х=Ты

2.4. Обзор последних тенденций в исследовании течений жидких металлов.
На данный момент в мире существует целый ряд экспериментальных установок, позволяющих изучать течение ЖМ. Перечислим лишь некоторые из них:
- МЕККА (NaK, Германия)
- LIFUS-2 (PbLi, Италия)
- PICOLO (PbLi, Германия)
- IPUL-MHD (PbLi, Латвия)
- LiPB loop of Kyoto University (PbLi, Япония)
- MTOR Lab (Ga-In-Sn, США)
- LIMITS (Li, США)
- ALEX Facility (Li, США)
- FELIX Facility (Li, США)
- LTML (NaK, Китай)
Как можно увидеть, география рассматриваемых вопросов достаточно широка. Эти стенды являются действующими и используются для изучения различных проблем связанных с использованием ЖМ в энергетике -вопросов МГД-теплообмена, коррозионной стойкости и прочности материалов, а также безопасности. В России помимо уже вышеупомянутого МГД-комплекса МЭИ-ИВТ РАН можно отметить жидкометаллические стенды в институте Ефремова (Санкт-Петербург) и Нижегородском государственном техническом университете. Проблемы, изучаемые на вышеперечисленных установках, как правило, являются достаточно частными, поэтому непосредственное сравнение и верификация данных невозможны. Но, тем не менее, нельзя не отметить ряд работ выполненных в последнее время и посвящённых изучению применимости ЖМ в качестве теплоносителей [95-99], а также мишеней для высокоэнергетических частиц [88-94]. Наряду с этим довольно регулярно появляются статьи, посвященные численному моделированию различных конфигураций МГД-течений, а также