Разработка методов расчета гидродинамики двухфазной среды и теплообмена в поперечно омываемых поверхностях нагрева парогенераторов на основе экспериментальных исследований

• Автор: Колбасников, Анатолий Васильевич
• Шифр специальности: 05.04.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 216 с. : ил.

Оглавление
Введение
Глава 1. Конструкции парогенераторов АЭС, особенности теплогидравлических процесов
Глава 2. Обзор результатов экспериментальных работ по гидравлике и теплообмену в трубньтх поверхностях нагрева парогенераторов АЭС с ВВЭР
2.1 Результаты исследований истинного объемного паросо-держания, гидравлического сопротивления и теплообмена при продольном омывании двухфазным потоком теплообменной поверхности
2.2 Результаты исследований истинного объемного паросо-держания, гидравлического сопротивления и теплообмена при поперечном омывании двухфазным потоком теплообменной поверхности
2.3 Задачи исследования
Глава 3. Исследование гидравлики двухфазной среды в свободно пог-
руженых пучках труб
3.1 Конструкция моделей парогенераторов
3.2 Методика измерения перепадов давления и расходов сред
3.3.Методика измерения истинного объемного воздухосодер-
жания среды
3.4 Методика проведения и обработка результатов экспери-

ментов
3.5 Результаты исследований
3.5.1 Результаты исследования модели ПГ № 1
3.5.2 Результаты исследования модели ПГ № 2
3.5.3 Результаты исследования модели ПГ № 3
3.6 Анализ полученных результатов
Глава 4. Исследования на моделях истинного объемного паросодержа-
ния и гидравлического сопротивления при поперечном омывании двухфазной средой трубных поверхностей нагрева парогенераторов АЭС
4.1 Экспериментальная установка, модели трубных поверхностей нагрева
4.2 Методика исследований и обработка результатов
4.2.1 Измерение перепадов давления и режимных параметров
4.2.2 Измерение температуры стенки электрообогреваемой экспериментальной трубки
4.2.3 Методика проведения и обработка результатов по теплообмену
4.2.4 Измерение истинного объемного паросодержания

4.3 Результаты исследований
4.3.1 Локальное истинное объемное паросодержание в окрестности трубы шахматного пучка
4.3.2 Локальное истинное объемное паросодержание в окрестности трубы коридорного пучка
4.3.3 Анализ полученных данных по локальному истинному объемному паросодержанию
4.3.4 Рекомендации по расчету локального истинного объемного паросодержания
4.4. Среднее истинное объемное паросодержание при поперечном омывании пучков труб
4.4.1 Результаты и анализ исследований ИОП при попеч-ном омывании двухфазной средой коридорных пучков

4.4.2.Результаты и анализ исследований ИОП при почечном омывании двухфазной средой шахматых пучков труб.. /
4.5. Апроксимирутощие зависимости для расчета ИОП при поперечном омывании пучков труб двухфазной средой... &Т
4.6 Гидравлическое сопротивление при поперечном омывании пучков труб двухфазным потоком
4.6.1 Результаты и анализ исследований по определению коэффициента Л* при омывании двухфазной средой коридорных и шахматных пучков труб........................ Г/
4.6.2. Рекомендации для расчета коэффициента ¥ при поперечном омывании двухфазным потоком коридорных
и шахматных пучков труб
4.7 Сравнение полученных экспериментальных данных с имеющимися исследованиями и их внедрение
Глава 5. Исследования теплообмена при поперечном омывании пучка
труб..................................................... А 5%
5.1 Результаты исследования теплообмена при поперечном омывании пучка труб
5.2 Анализ полученных результатов и расчетные рекомендации
5.3 Сравнение результатов исследования тепловых промышленных испытаний парогенераторов и стендовых исследований теплообмена
Глава 6. Рекомендации по теплог идравлическим расчетам парогенераторов АЭС
Выводы
Список использованиик источников
Приложения 1-5 -таблицы экспериментальных данных № 1-9 /
Приложение 6 - Письмо 11ПО ЦКТИ.
Условные обозначения
а2 - коэффициент теплоотдачи Вт/ м2К; б - диаметр трубы;
Р - площадь проходного сечения м~; g - ускорение свободного падения м/с2;
Р - давление н/м2;
Ф - истинное объемное паросодержание; АР - перепад давления н/м2;
Ч удельный тепловой поток; w - скорость м/с;
Р - расходное паросодержание, х - массовое паросодержание; р - плотность;
X- коэффициент теплопроводности Вт/мК Бг поперечный шаг;
82- продольный шаг;
*Р- коэффициент негомогенности;
'V ■ (1 гр
К с = - критерий Рейнольдса;

Рг =--------критерий Фру да;
К - кратность циркуляции
Индексы
см смесь;
гр - фение;
св - свободный объем;
оп - опускной;
лок- локальный;
ср - средний;
том — гомогенный;
экс - экспериментальный;
ст - стенка;
н - наружний;
вн внутренний;
1 номер зоны паросодержания; под - подъемный рас - расчетный дейст - действительный

[Л.84]. Как видно из рисунка конструкция местного сопротивления может оказать влияние на характер изменения коэффициента негомогенности \). Этот факт не позволяет использовать имеющиеся результаты исследования по коэффициенту |/, выполненные для условий, отличных от поперечного омывания іруб в дальнейшем обобщении.
В настоящее время имеется только одна работа [Л.64], где непосредственно определялась величина коэффициента |/ применительно к смешанному омыванию ширмовой теплообменной поверхности. Величина его согласно [Л.64] не зависит от расходного объемного паросодержания Р и равна - 1,0 с разбросом ±20% (рис.8). Этот результат был получен при СКОРОСТИ ЦИркуЛЯЦИИ СреДЫ (Од > 0,3м I с.
Косвенно коэффициент негомогенности также при смешанном омы-вании теплообменной поверхности можно выделить из рекомендаций для расчета коэффициента Ъ,п в [Л.2]. Для этого формулу (2.20) можно представить в следующем виде:
где £,о ’ коэффициент гидравлического сопротивления при движении однофазного потока через пучок.
По этой формуле были рассчитаны коэффициенты негомогенности для шахматного пучка груб с 81=82=0,022 м. Результаты расчета приведены на рис.9.
Особенностью полученных коэффициентов негомогенности, по сравнению с аналогичными [Л.64], является существенная зависимость их от скорости и массового паросодержания среды.
Расчет гидравлического сопротивления с учетом рекомендаций [Л.2] и [Л.64] приводит к различным результатам. Отличие может составлять от 2 до 10 раз.
На основе вышеизложенного материала можно констатировать, что для расчета гидравлического сопротивления при поперечном омывании коридорных и шахматных пучков двухфазным потоком рекомендации отсутствуют, а при смешанном омывании теилообменной поверхности имеющиеся рекомендации дают противоречивые результаты.
Помимо изучения отдельных параметров естественной циркуляции, выполненных на стендовых установках, проводятся работы по комплексному исследованию гидродинамики среды II контура в парогенераторах [Л.2,86-95]. Исследования, выполненные в горизонтальных ПГ показали,
(2.26)
Тогда
у =— 4,5- 1(Г