Закризисный теплообмен в элементах ЯЭУ

• Автор: Сергеев, Виктор Васильевич
• Шифр специальности: 05.14.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Обнинск
• Количество страниц: 150 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

Основные обозначения и сокращения.

ВВЕДЕНИЕ

1. ФЕНОМЕНОЛОГИЯ УХУДШЕННЫХ РЕЖИМОВ ТЕПЛООБМЕНА ПРИ КИПЕНИИ

1.1. Ухудшение теплообмена при кипении в элементах ЯЭУ

1.1.1. Теплогидравлика парогенерирующих каналов

1.1.2. Теплогидравлика активной зоны.

1.2. Особенности теплообмена при дисперсном режиме пленочного кипения.

1.2.1. Основные механизмы

1.2.2. Термическая иеравновесность.

1.2.3. Тепловое взаимодействие капель со стенкой.

Выводы к главе 1.
2. ТЕРМИЧЕСКАЯ ИЕРАВНОВЕСНОСТЬ И ЗАКРИЗИСНЫЙ ТЕПЛООБМЕН
Ф 2.1. Анализ методов и результатов эксперн ментально го исследования термической
нсравновесностн
2.1.1. Замечания относительно измерения температуры пара в двухфазном потоке
2.1.2. Термозонды с сепарацией фаз.
2.1.3. Примеры анализа экспериментальных результатов.
2.2. Обзор методов расчета закризисного теплообмена.
2.2.1. Общие сведения о расчетных методиках
ф 2.2.2. Анализ неравновесных моделей закризисного теплообмена.
2.2.3. Табличные методы расчета
Выводы к главе 2.
3. ОСНОВЫ РАСЧЕТА ЗАКРИЗИСНОГО ТЕПЛООБМЕНА.
3.1. Общая постановка задачи
3.1.1. Основные допущения
3.1.2. Модель генерации пара.
3.2. Динамический унос жидкости с поверхности пристенной пленки.
3.2.1. Модель динамического уноса
3.2.2. Обобщение данных по характеристикам дисперснокольцевых потоков
3.3. Кризис теплообмена при кипении в каналах.
3.3.1. Обобщение данных по кризису кипения в каналах.
3.3.2. Обобщение данных о граничных иаросодержаииях
ф 3.4. Расчет теплообмена со стенкой базовая методика.
3.4.1. Расчет параметров потока
3.4.2. Расчет температуры стенки.
Выводы к главе 3.
4. ОБОРУДОВАНИЕ И МЕТОДОЛОГИЯ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО ИССЛЕДОВАНИЯ
4.1. Экспериментальное оборудование.
4.1.1. Принципиальная схема стенда.
4.1.2. Измерительная и регистрирующая аппаратура.
4.1.3. Рабочие участки.
4.2. Методика проведения опытов.
4.2.1. Калибровочные и тестовые измерения
4.2.2. Измерения температурного режима.
4.3. Методика обработки опытных данных
4.3.1. Расчет локальных параметров.
4.3.2. Оценка погрешности результатов
Выводы к главе 4
5. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ КРИЗИСА КИПЕНИЯ И ЗАКРИЗИСНОГО ТЕПЛООБМЕНА В КРУГЛЫХ ТРУБАХ.
5.1. Закризиспый теплообмен в равномерно обогреваемых трубах.
5.2. Верификация базовой методики расчета закризиспого теплообмена.
5.3. Ухудшение теплообмена при кипении в трубе со ступенчатым распределением теплового потока по длине.
Выводы к главе 5
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ
Литература


Российская национальная конференция по теплообмену, Москва, . Основное содержание диссертации отражено в публикациях. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения и списка использованных источников. Общий объем диссертации -0 страниц, включая рисунков, 3 таблицы и список цитированной литературы из 4 наименований на страницах. Во введении дана краткая характеристика современного состояния проблемы, обоснована актуальность темы диссертации, сформулированы цель и задачи исследования, указаны научная новизна и практическая значимость работы, представлены основные защищаемые положения, кратко описано содержание глав, приведены сведения о структуре работы, сё апробации и числе публикаций. В первой главе рассмотрены феноменологические аспекты ухудшения теплообмена при кипении в элементах ЯЭУ. Подчеркнута роль дисперсного режима пленочного кипения и термической неравновссности двухфазного патока п проблеме целостности топливных оболочек. Рассмотрены основные механизмы теплообмена при ДРПК и дана оценка вклада отдельных составляющих в суммарный теплообмен со стенкой. Во второй главе проанализированы методология и результаты экспериментального исследования термически неравновесных дисперсных потоков. Выполнен обзор методов расчета закризисиого теплообмена при дисперсном режиме течения, основное внимание в котором уделено критическому анализу одномерных неравновесных методик. Отмечены их недостатки и противоречивость исходных допущений. Третья глава посвящена разработке основ расчета закризисного теплообмена. В ней описана одномерная модель генерации пара в термически неравновесном дисперсном потоке в закризисиой зоне цилиндрических каналов произвольной формы. Проанализированы и обобщены в единых критериях литературные данные о расходе жидкости в пленке и размере капель в дисперсно-кольцевых потоках, о критическом и граничном паросодержании при кризисе кипения, обусловленном истощением пристенной жидкой пленки. Разработана базовая неравновесная методика расчета закризисного теплообмена, основанная на двухступенчатом механизме переноса теплоты от стенки. Продемонстрирована её применимость для цилиндрических каналов различного сечения. В четвертой главе описаны оборудование и методология экспериментального исследования ухудшения теплообмена в иарогепернрующнх каналах. Приведены принципиальная схема стенда, сведения об использованных при проведении опытов приборах и датчиках, о системе сбора и регистрации информации. Кратко описаны рабочие участки, метрологическое обеспечение опытов, система калибровочных и тестовых измерений, методики проведения и обработки основных опытов, методология и результаты оценки их погрешности. В пятой главе приведены результаты экспериментального исследования кризиса кипения и закризисного теплообмена в круглых трубах, послужившие основой для уточнения базовой методики расчета закризисного теплообмена, а также результаты верификации последней с использованием экспериментальных данных ФЭИ и данных литературных источников. Описаны результаты исследования закризисного теплообмена в двухсекционной трубе с независимым обогревом секции. В заключении приведены основные результаты и выводы. Работа выполнялась в течение целого ряда лет в лаборатории тепловых нестационарных процессов ГНЦ РФ-ФЭИ, руководимой к. О.В. Ремизовым, а затем ныне покойным к. В.А. Воробьевым, которым автор благодарен за консультации и помощь, обсуждение хода и результатов работы. Автор благодарит также сотрудников лаборатории, помогавших готовить и проводить эксперименты. Э.Ф. Гальченко за многолетнее сотрудничество и помощь в подготовке расчетных программ, выполнении расчетов, в обработке и анализе результатов экспериментов, в оформлении данной работы. Трудно переоценить вклад в эту работу В. М. Лошинина и рано ушедшего из жизни Б. И, наконец, эта работа вряд ли увидела бы свет без постоянного внимания, настойчивости и ценных советов со стороны научного руководителя профессора П. Л. Кириллова и директора Тенлофизического отделения ГНЦ РФ-ФЭИ доктора технических наук А. Д. Ефаиова.