Теплообмен в закризисной зоне парогенерирующих каналов и теплогидравлика ТВС в переходных и аварийных режимах

• Автор: Сергеев, Виктор Васильевич
• Шифр специальности: 05.14.03
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Обнинск
• Количество страниц: 274 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

Основные обозначения и сокращения

ВВЕДЕНИЕ.

1. ФЕНОМЕНОЛОГИЯ УХУДШЕННЫХ РЕЖИМОВ ТЕПЛООБМЕНА ПРИ КИПЕНИИ

1.1. Общие сведения и определения.

1.1.1. Ухудшение теплообмена в парогенерирующих каналах

1.1.2. Ухудшение и восстановление теплообмена в активной зоне

1.2. Особенности теплообмена при дисперсном режиме пленочного кипения.

1.2.1. Основные механизмы

1.2.2. Термическая неравновесность.

1.2.3. Тепловое взаимодействие капель со стенкой.

2. ТЕРМИЧЕСКАЯ НЕРАВНОВЕСНОСТЬ И ЗАКРИЗИСНЫЙ ТЕПЛООБМЕН.
2.1. Анализ методов и результатов экспериментального исследования термической неравновссности.
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
2.2.2. Анализ неравновесных моделей закризисного теплообмена.
2.2.3. Табличные методы расчета
2.3 Особенности закризисного теплообмена в каналах сложной геометрии
2.3.1. Экспериментальные наблюдения эффектов дистанционирования
2.3.2.Взаимодействие капель с дистаиционирующи.ми решетками
2.3.3. Модели для описания влияния дистанционирующих элементов.
Выводы к главе
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 дисперснокольцевом режиме кипения
3.3.1. Обобщение данных по кризису кипения в каналах.
3.3.2. Граничные паросодержання
3.4. Расчет теплообмена со стенкой базовая методика.
3.4.1. Расчет параметров потока
3.4.2. Расчет температуры стенки.
Выводы к главе
4. ОБОРУДОВАНИЕ И МЕТОДОЛОГИЯ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО ИССЛЕДОВАНИЯ СТАЦИОНАРНОГО ЗАКРИЗИСНОГО ТЕПЛООБМЕНА
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.
5. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ СТАЦИОНАРНОГО ЗАКРИЗИСНОГО ТЕПЛООБМЕНА В КРУГЛЫХ ТРУБАХ
5.1. Закризисный теплообмен в равномерно обогреваемых трубах.
5.2. Верификация базовой методики расчета закризисного теплообмена.
5.3. Закризисный теплообмен в трубе со ступенчатым распределением теплового потока по длине.
Выводы к главе
6. ИССЛЕДОВАНИЕ СТАЦИОНАРНОГО ЗАКРИЗИСНОГО ТЕПЛООБМЕНА В КАНАЛАХ СЛОЖНОЙ ФОРМЫ
6.1.Ухудшение теплообмена при кипении в кольцевых каналах
6.1.1. Кольцевые каналы с односторонним обогревом.
6.1.2. Кольцевой канал с двухсторонним обогревом
6.1.3. Методика расчета закризисного теплообмена в кольцевых каналах
6.2. Влияние дистанционируюших элементов на закризисный теплообмен.
6.2.1. Экспериментальное исследование эффектов дистанционирования.
6.2.2. Методика расчета закризисного теплообмена в каналах
с дистанционирующими элементами
Выводы к главе
7. ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕПЛООБМЕНА В УСЛОВИЯХ, ХАРАКТЕРНЫХ ДЛЯ
АВАРИЙНЫХ СИТУАЦИЙ НАЯЭУ.
7.1.Экспериментальное исследование кризиса теплоотдачи при низких давлениях и
скоростях
7.1.1. Оборудование и условия проведения опытов
7.1.2. Анализ результатов опытов.
7.2. Нестационарный теплообмен при охлаждении трубчатого имитатора твэл
7.2.1. Экспериментальное оборудование
7.2.2. Методики проведения и обработки опытов
7.2.3. Анализ и обобщение экспериментальных данных.
Выводы к главе
8. ТЕПЛОГИДРАВЛИКА ТВС ПРИ ПОВТОРНОМ ЗАЛИВЕ.
8.1. Феноменологические аспекты повторного залива
8.1.1. Нижний повторный ззив
8.1.2. Комбинированный повторный залив.
8.2. Анализ опытов по нижнему повторному заливу моделей ТВС ВВЭР и
8.2.1. Краткие сведения об экспериментах.
8.2.2. Результаты анализа опытных данных.
8.2.3. Оценка интенсивности капельного орошения твэлов.
8.3. Верификация расчетных кодов на стандартных задачах повторного залива ВВЭР .
8.3.1. Оборудование и условия проведения опытов
8.3.2. Совместный анализ расчетных и экспериментальных данных
8.3.3. Основные итоги выполнения стандартных задач.
Выводы к главе
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ
Литература


Паркер и Грош , изучая теплоотдачу к восходящему пароводяному потоку в трубе при давлениях, близких к атмосферному, обнаружили присутствие капель жидкости при равновесных паросодержаниях потока более 0 и высказали предположение о существовании значительного перегрева пара при меньших паросодержаниях. Авторы , изучавшие закризисный теплообмен при течении пароводяной смеси в кольцевом канале при давлении бар, обнаружили, что коэффициенты теплоотдачи в закризисной зоне были ниже, чем для эквивалентного потока сухого насыщенного пара. Это, по их мнению, свидетельствовало о пере1ревс пара в присутствии в потоке весьма значительного количества влаги. К аналогичному заключению пришли авторы работы , которые, проанализировав измеренные профили температуры стенки трубы, убедительно показали, что при пленочном кипении азота имеет место значительный перегрев пара, т. С целью подтверждения значительной неравновесности дисперсного потока азота в была предпринята попытка визуально определить, как далеко вниз по потоку сохраняются капли жидкости при пленочном кипении. Фотографирование потока показало, что капли наблюдались даже при равновесных паросодержаниях около 0. Наличие значительного перегрева пара было доказано в с помощью предложенного Хьюиттом изящного метода определения истинного паросодержания. Этот метод, называемый методом гелиевого индикатора, основан на введении в поток азота на входе в рабочий участок небольшого около 1 от объема азота количества гелия и отборе проб газовой смеси на выходе из участка и в точке контура, где вся жидкость уже испарилась. Отношение концентраций гелия в пробах газа из последней точки и на выходе дает величину истинного массового паросодержания потока на выходе из экспериментального участка. Проведенные авторами измерения и расчеты показали, что степень неравновесности дисперсного потока зависит от массовой скорости и теплового потока. Ряд исследований термической неравновесности закризисного пароводяного потока при высоких давлениях и массовых скоростях применительно к прямоточным парогенераторам был выполнен в ФЭИ. Так, в работах . Опыты проводились при давлениях 9,8 и ,7 МПа, массовых скоростях 0, 0 и 0 кгм2с и равновесных паросодсржаниях потока до 0. При паросодержаниях до термопары в потоке показывали температуру насыщения. С ростом паросодержания термопары начинали показывать пульсации температуры, амплитуда которых сначала увеличивалась с ростом паросодержания, достигая максимума в несколько десятков градусов при некотором значении паросодержания, а затем снижалась. При дг 2 пульсации температуры практически исчезали. Авторы работы попытались определить степень термической неравновесности пароводяного потока, измеряя температуру пара в дисперсном потоке с помощью термопарного зонда с инерционной сепарацией фаз. Такой зонд представляет собой несколько обычно капилляров, вставленных с некоторым зазором друг в друга. По внутреннем капилляре размещается термопара. Поскольку зонд устанавливается перпендикулярно направлению движения потока, большая часть капель пролетает мимо заборного отверстия зонда. Влага, осаждающаяся на наружном капилляре, отсасывается через внешний зазор. Остальные зазоры служат, в основном, для термос гатироваиия термопары. Суть работы с зондом состоит в подборе таких расходов через зазоры, чтобы на термопару попадал только пар, температуру которого и зарегистрирует термопара. В за истинную температуру пара принимали наибольшую температуру, зарегистрированную зондом в конкретном режиме течения двухфазной смеси, причем косвенным доказательством этого считаюсь снижение амплитуды пульсаций температуры при оптимальном подборе расходов через зазоры. Полученные данные позволили авторам оценить величину истинного массового паросодержания потока, т. Следует, однако, заметить, что поскольку нет полной уверенности в том, что зонд регистрирован истинную температуру пара, а не занижал е, полученные в результаты нужно понимать как верхнюю оценку величины истинного паросодержания. Более подробно вопросы достоверности измерения температуры пара в дисперсном потоке будут обсуждены в следующей главе. В последние годы получен целый ряд свидетельств термической неравновесности дисперсного потока в условиях, характерных для повторного залива активной зоны.