Исследование кризисов кипения и смены режимов многофазных течений в условиях, характерных для аварий на реакторах АЭС

• Автор: Евдокимов, Игорь Анатольевич
• Шифр специальности: 01.04.14
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 139 с.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ КРИТИЧЕСКИХ ТЕПЛОВЫХ ПОТОКОВ ПРИ КИПЕНИИ ЖИДКОСТИ В ТОНКОМ ПОЛУСФЕРИЧЕСКОМ ПОРИСТОМ СЛОЕ
1.1. Введение
1.2. Анализ стационарных режимов кипения
1.3. УСТОЙЧИВОСТЬ СТАЦИОНАРНЫХ РЕШЕНИЙ
1.4. Выводы
ГЛАВА 2. ИССЛЕДОВАНИЕ РЕЖИМОВ ПЛЕНОЧНОГО КИПЕНИЯ НА НАКЛОННЫХ ПОВЕРХНОСТЯХ В НЕДОГРЕТОЙ ЖИДКОСТИ
2.1. Введение
2.1.1. Обзор моделей пленочного кипения
2.1.2. Визуальные наблюдения поверхностных волн
2.2. Качественное рассмотрение стационарного пленочного кипения
2.2.1. Физическая модель и система координат
2.2.2. Случай насыщенного кипения. Умеренные перегревы поверхности
2.2.3. Кипение с недогревом
2.2.4. Ограничения на использование модели
2.3. Анализ устойчивости. Основные уравнения
2.3.1. Характер возмущений в паровом слое и жидкости
2.3.2. Дисперсионное уравнение
2.4. Влияние вариаций теплового потока на динамику возмущений
2.5. Анализ дисперсионного уравнения
2.5.1. Условие развития неустойчивости
2.5.2. Ограничения на угол наклона поверхности
2.6. Критерий изменения характера неустойчивости
2.6.1. Высокие недогревы. Кинематические волны
2.6.2. Низкие недогревы. Капиллярные волны
2.7. Смена режимов пленочного кипения с точки зрения анализа неустойчивости

2.7.1. Механизм смены волновых режимов
2.8. Характеристики паровых ячеек
2.8.1. Неустойчивость Кельвина-Гельмгольца
2.8.2. Рябь
2.8.3. Механизмы, определяющие длину паровых ячеек
2.8.ЗА. Длина паровой ячейки при развитии абсолютной неустойчивости
2.8.3В. Длина паровой ячейки при развитии конвективной неустойчивости
2.8.4. Сравнение с экспериментами
2.9. Выводы
ГЛАВА 3. ВЛИЯНИЕ ПЛЕНОЧНОГО КИПЕНИЯ НА ФРАГМЕНТАЦИЮ СТРУИ РАСПЛАВА В ТЕПЛОНОСИТЕЛЕ
3.1. Введение
3.1.1. Механизмы фрагментации и разрушения струй
3.1.2. Современные модели фрагментации
3.1.3. Цель исследования
3.2. Основные предположения и уравнения
3.2.1. Структура невозмущенного течения
3.2.2. Линеаризованные уравнения и граничные условия
3.3. Решение уравнений
3.4. Анализ дисперсионного уравнения
3.4.1. Сильная связь между капиллярными волнами
3.4.2. Слабая связь между капиллярными волнами
3.4.3. Взаимодействие капиллярных волн с кинематической волной в пленке
3.4.ЗА. Неустойчивость на границе пар-теплоноситель
3.4.3В. Неустойчивость на границе пар-расплав
3.5. Фрагментация струи расплава
3.6. Новые свойства переходных критериев
3.7. Выводы
ГЛАВА 4. КРИЗИС ПУЗЫРЬКОВОГО КИПЕНИЯ В УСЛОВИЯХ БЫСТРОГО НАГРЕВА
4.1. Введение
4.2. Экспериментальная установка и методики измерений
4.3. Эксперименты по нагреву мишени в воздухе
4.3.1. Анализ данных в рамках одномерной модели
4.3.2. Анализ данных с учетом реального распределения температуры в образце.
4.4. Экспериментальное наблюдение кризиса пузырькового кипения
4.5. Обработка экспериментальных данных и результаты
4.6. Модель кризиса пузырькового кипения при быстром нагреве
4.6.1. Особенности наблюдаемой картины импульсного кипения
4.6.2. Общие положения модели
4.7. Начало кипения
4.7.1. Начало кипения на технических поверхностях
4.7.2. Начало кипения на полированных поверхностях
4.7.3. Сравнение с экспериментами
4.8. Рост паровых пузырей
4.8.1. Теплообмен в купольной части пузыря
4.8.2. Теплообмен у основания пузыря
4.8.3. Общая модель роста пузыря в условиях быстрого нагрева
4.9. Плотность готовых центров парообразования
4.10. Тепловая модель кризиса кипения
4.11. Анализ модели
4.11.1. Качественный анализ
4.11.2. Результаты расчетов
4.11.3. Ограничения на использование модели
4.12. Сравнение модели с экспериментами
4.12.1. Сравнение с экспериментами по нагреву электрическим током
4.12.2. Сравнение с экспериментами по лазерному нагреву
4.13. Выводы
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА

где V/ - скорость поперек слоя. Эта скорость вызывается двумя факторами. Во-первых, переносом массы, идущей на испарение:
Я, А.,
’ х р,
Во-вторых, изменением продольной скорости жидкости и толщины погранслоя:

(2.9)
(2.10)
Соответственно, можно ввести две характерных толщины погранслоя. Истинная толщина будет определяться наименьшей из этих двух. Поскольку щ < иу и, с другой стороны, то естественно ожидать, что 3, ~ 5V. При этом, используя соотно-
шение (2.7), получаем следующую иерархию характерных толщин:
х .. АДА
(2.11)
Исключая скорости и, и г>( с помощью соотношений (2.7) и (2.10), из соотношения (2.8) окончательно получим:

Г 1 1/3 1 ( л2' 1/12 ( 2
1 У,Р, 8 да АД УгХ
Т„ 6 ууру_ 1 1аа; _ SPtv)
(2.12)
Здесь рь = Р[/ру. При малых перепадах температуры (Ту < 1) имеем 5( ~5У, что подтверждает сделанные выше предположения. Для скорости жидкости на границе с паровой пленкой получим:
з 6рУя 1/3 и да Т ( А2 АД
. ^АД. V V ,АД у
{зРьх)У1 ■
(2.13)
В силу чрезвычайной малости вне критической области параметра (ргру)/(р,р,), условие иг «с иу хорошо выполняется для всех перепадов температуры, при которых имеет смысл рассматривать пленочное кипение. Для воды при атмосферном давлении и АТ> 100 К (р„Д,)/(р;д)» 3-10“5. Для этого случая из (2.13) получим: щ<
2-10 иу. Используемые здесь и ниже значения параметров приведены в Таблице 1.