Экспериментальное исследование теплогидравлических характеристик наклонных термосифонов для охлаждения объектов ядерной энергетики

• Автор: Белов, Алексей Анатольевич
• Шифр специальности: 05.14.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 185 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.
1 ПЕРСПЕКТИВЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ГОРИЗОНТАЛЬНЫХ И СЛАБООТКЛОНННЫХ ОТ ГОРИЗОНТАЛИ ТЕРМОСИФОНОВ ДЛЯ ОХЛАЖДЕНИЯ ОБЪЕКТОВ ЯДЕРНОЙ ЭНЕРГЕТИКИ. ,
2 ОПИСАНИЕ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ МОДЕЛЕЙ, МЕТОДИКА ИЗМЕРЕНИЙ И МЕТОДИКА ОБРАБОТКИ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ДАННЫХ.

2.1 Описание экспериментальных моделей

2.1.1 Слабоотклоннный от горизонтали экспериментальный термосифон модель 1

2.1.2 Слабоотклоннный от горизонтали термосифон модель 2.

2.1.3 Горизонтальный или слабоотклоннный от горизонтали кольцевой термосифон модель 3.

2.1.4 Термосифон высокого давления с горизонтальной зоной нагрева модель 4

2.1.5 Термосифон высокого давления с горизонтальной зоной нагрева модель 5

2.2 Методика измерений

2.3 Методика обработки экспериментальных данных.
3 АКСИАЛЬНЫЙ ТЕПЛОПЕРЕНОС ПО НЕКИПЯЩЕЙ ВОДЕ И
ПРИ НАЛИЧИИ КИПЕНИЯ В СЛАБООТКЛОНННЫХ ОТ ГОРИЗОНТАЛИ ТЕРМОСИФОНАХ
3.1 Аксиальный теплоперенос по некипящей воде и по воздуху в
вертикальных каналах. Обзор литературных источников
3.2 Аксиальный теплоперенос по некипящей воде в
слабоотклоннных от горизонтали каналах. Анализ результатов экспериментов автора
3.3. Аксиальный теплоперенос при кипении в слабоотклоннных от горизонтали каналах. Анализ результатов экспериментов автора. Выводы по главе.
4 МАКСИМАЛЬНАЯ МОЩНОСТЬ СЛАБООТКЛОНННОГО ОТ ГОРИЗОНТАЛИ ТЕРМОСИФОНА
4.1 Максимальная мощность вертикального и наклонного термосифона Обзор литературных источников
4.2 Максимальная мощность слабоотклоннного от горизонтали
термосифона. Анализ результатов экспериментов автора
Выводы по главе
5 РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ ПО РАСПРЕДЕЛЕНИЮ ТЕМПЕРАТУРЫ ПОВЕРХНОСТИ ГОРИЗОНТАЛЬНЫХ И НАКЛОННЫХ ТЕРМОСИФОНОВ
5.1 Распределение неконденсирующихся газов по высоте вертикальных заглушенных сверху теплообменников. Обзор литературных источников
5.2 Распределение температуры паровоздушной смеси по длине зоны охлаждения слабоотклоннного от горизонтали термосифона
5.2.1 Условие существования изотермического участка зоны охлаждения по длине.
5.2.2 Максимальная и средняя неизотермичность зоны охлаждения термосифона, связанная с наличием паровоздушной смеси
5.3 Неравномерность распределения по периметру температуры поверхности зоны охлаждения горизонтальных и слабоотклоннных от горизонтали термосифонов при их полном вакуумировании.
5.4 Температурный режим зоны нагрева горизонтальных и слабо
отклоннных от горизонтали термосифонов.
Выводы по главе
6 СРЕДНЕЕ ОБЪМНОЕ ПАРОСОДЕРЖАНИЕ р ПОД УРОВНЕМ ПАРОВОДЯНОЙ СМЕСИ В СЛАБО
ОТКЛОНННОМ ОТ ГОРИЗОНТАЛИ ТЕРМОСИФОНЕ
Выводы по главе
7 ТЕПЛОГИДРАВЛИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ВЫСОКОНАГРУЖЕННОГО ТЕРМОСИФОНА С ГОРИЗОНТАЛЬНОЙ И СЛАБООТКЛОНННОЙ ОТ ГОРИЗОНТАЛИ ЗОНОЙ НАГРЕВА
7.1 Результаты экспериментов с моделью 1.
7.2 Результаты экспериментов с моделями 4 и 5
Выводы по главе
8 ТЕМПЕРАТУРНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ НАКЛОННОГО ТЕРМОСИФОНА ПРИ ЗАПОЛНЕНИИ ЕГО ВОДОСПИРТОВОЙ
СМЕСЬЮ.
Выводы по главе
9 УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРЕДОТВРАЩЕНИЯ ОПАСНЫХ
НАПРЯЖЕНИЙ ПРИ ЗАМЕРЗАНИИ ВОДЫ В ВЕРТИКАЛЬНЫХ И НАКЛОННЫХ ТЕРМОСИФОНАХ.
9.1 Конструкция образцов устройства для предотвращения опасных
напряжений при замерзании воды в вертикальном и наклонном термосифоне.
9.2 Результаты испытаний.
Выводы по главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ


Исследования выполнены в НПО ЦКТИ и в ОАО ЛУКОЙЛ Нижегороднефтеоргсинтез в рамках НИР при проработках вариантов аварийного отвода остаточных тепловыделений и расхолаживания реакторной установки ВВЭР, ВВЭР, охлаждения герметичных помещений с отработанным ядерным топливом, а также при экспериментальном обосновании проектов котлов утилизаторов. ГС разной конструкции максимальная мощность ТС распределение неконденсируемых газов по длине его зоны охлаждения влияние этого распределения на неизотермичность поверхности ТС истинное объмное паросодержание аксиальный теплоперенос по некипящей воде. Эксперименты проведены с термосифонами натурной конструкции и размеров при натурных параметрах, находящейся в них пароводяной смеси или воды. Рассмотрен диапазон мощностей и удельных тепловых потоков, охватывающий реальный диапазон этих параметров в натурных ТС. Разработаны методики и измерительные системы, фиксирующие с требуемой точностью количественные характеристики рассматриваемых процессов. Предложены замыкающие соотношения, описывающие интенсивность ряда теплогидравлических процессов. Разработанные методики и соотношения базируются на современных достижениях в области теплообмена, массообмена и гидродинамики. Втм2 зонах охлаждения при высоких давлениях до МПа. ТС при замерзании в них воды. Практическая ценность и реализация результатов работы состоит в том, что предложенные замыкающие соотношения используются СПб АЭП в проектных проработках пассивных систем аварийного расхолаживания реакторной установки ВВЭР и охлаждения объмов под защитной оболочкой. Личный вклад автора. В диссертации представлены результаты экспериментальных и опытно конструктивных разработок, выполненных автором самостоятельно, а также совместно с сотрудниками НПО ЦКТИ. При этом автору принадлежит постановка задач экспериментальных исследований, разработка их программы, участие в проведении экспериментов, анализе результатов экспериментов и разработке замыкающих соотношений, описывающих интенсивность рассматриваемых процессов. Апробация результатов работы. Исследования автора по данной проблеме проводились с г. Основные научные положения и результаты работы представлялись на международной конференции Проблемы развития центрального теплоснабжения , Самара на семинаресовещании Новые разработки энергетического оборудования. Москва, . Нижегородского технического университета и ВТИ наНТС НПО ЦКТИ. Публикации. Результаты диссертации изложены в 6 печатных работах, включая статью в журнале Теплоэнергетика, рекомендованном ВАК. Структура и объм работы. Диссертация содержит 1 страницу основного текста введение, 9 глав с выводами, заключение по работе, рисунков, таблиц. Список литературных источников содержит наименований без трудов автора. Общий объем диссертации составляет 5 страниц. Перспективы использования горизонтальных и слабо отклоннных от горизонтали термосифонов для охлаждения объектов ядерной энергетики. Термосифон ТС представляет собою см. Он содержит зону нагрева, где происходит кипение этого теплоносителя и зону охлаждения, в переделах которой происходит конденсация теплоносителя. Возможно существование и промежуточной адиабатного транспортного участка. Уровень расположения зоны охлаждения превышает уровень расположения зоны нагрева, что предопределяет противоточное движение пара от зоны нагрева к зоне охлаждения и гравитационное стекание плнки конденсата в обратном направлении Наличие противоточное движение пара и воды предполагает небольшое изменение давления по длине транспортного участка. Поэтому температуры теплоносителя в зонах нагрева и охлаждения практически одинаковы и соответствуют температуре насыщения при общем давлении в ТС. Приведнное наиболее справедливо для ТС, расположенных горизонтально или слабо отклоннных от горизонтали. В этом случае гидростатическая составляющая перепада давления вносит небольшой вклад в значение общего давления температуры насыщения по длине зоны нагрева. На рис. ТС. Для газогазовых теплообменников коэффициенты теплоотдачи при кипении и конденсации на порядки превосходят их значения с газовых сторон. Мало и термическое сопротивление стенки ТС, обычно выполняемой из высоко теплопроводной стали . Поэтому температура всей наружной поверхности предварительно полностью вакуумированной ТС близка к температуре насыщения при давлении в нм. Рис.