Исследование МГД-теплообмена в наклонных каналах применительно к перспективной ядерной энергетике

• Автор: Беляев, Иван Александрович
• Шифр специальности: 01.04.14
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 172 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Содержание
Список условных обозначений
Введение
1 Современное состояние вопроса
1.1 Вынужденная конвекция жидкого металла в каналах без воздействия ТГКиМП
1.2 Смешанная конвекция в каналах без воздействия МП
1.2.1 Смешанная конвекция в горизонтальных трубах
1.2.2 Смешанная конвекция в наклонных каналах
1.3 Вынужденная конвекция жидкого металла в каналах в продольном МП без воздействия ТГК
1.4 Смешанная конвекция жидкого металла в продольном МП с учетом влияния ТГК
1.4.1 Влияние МП на конвективные течения
1.4.2 Теплообмен жидкого металла в вертикальной круглой трубе в продольном магнитном поле при равномерном обогреве
1.4.3 Теплообмен жидкого металла в горизонтальной круглой трубе в продольном магнитном поле при равномерном обогреве
1.4.4 Теплообмен жидкого металла в горизонтальной круглой трубе в продольном магнитном поле при неравномерном обогреве
1.4.5 Численное моделирование МГД-теплообмена в продольном магнитном поле
1.5 Выводы о современном состоянии вопроса
2 Математическое описание
3 Численное моделирование
3.1 Постановка задачи
3.2 Среда численного моделирования ANES/NE
3.3 Геометрия расчетной области

3.1 Результаты численного моделирования
4 Экспериментальная установка и методы измерений
4.1 Жидкометаллический стенд
4.1.1 Рабочий участок
4.1.2 Измерительные термопарные зонды
4.1.3 Корреляционный датчик
4.2 Автоматизированная система научных исследований (АСНИ)
4.2.1 Подсистема измерения силовых сигналов
4.2.2 Подсистема измерения режимных параметров
4.2.3 Подсистема перемещения зонда
4.2.4 Подсистема зондовых измерений
4.2.5 Программа измерений
4.3 Методика измерений
4.4 Оценка погрешностей
5 Результаты экспериментов
5.1 Постановка задачи
5.2 Эксперименты при наклоне 11,3 градуса
5.3 Эксперименты при наклоне 30 градусов
5.4 Эксперименты при наклоне 45 градусов
5.5 Обобщение результатов
Заключение
Список литературы
ПРИЛОЖЕНИЕ

СПИСОК УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕН]
х,у - декартовы координаты, м;
2,<р,г - цилиндрические координаты;
9 - угол наклона к горизонту;
I - время, с;

чу - скорость, с ;
V/- безразмерная скорость;
В - индукция магнитного поля, Тл;
<1 - внутренний диаметр трубы, м; г - текущий радиус, м;

2 _ внутренний радиус трубы, м;

г° - безразмерный радиус; и - напряжение, В;
I - сила тока, А;

] - плотность тока, м

Е - напряженность электрического поля, м Т - температура, °С; кг
в - расход, с ; р - давление, Па;
- плотность теплового потока на стенке,

а - коэффициент теплоотдачи, м2 • К

аЬ 'У
При На=0 и 11а=0 число Нуссельта по (1.21) Ми->Ми0. Множитель 1 дает

поправку на влияние ТГК. 2 описывает ослабление влияния продольного МП на теплоотдачу с развитием ТГК. С ростом На при конечном Яа коэффициент теплоотдачи по N11 стремится к 4,36, что характерно для ламинарного течения.
Таким образом, в случае опускного течения в продольном МП характеристики теплообмена существенно зависят не только от Яе, Ре и На, но и от величины тепловой нагрузки. В определенном диапазоне чисел Рэлея зависимость теплоотдачи от тепловой нагрузки увеличивается с ростом На.
В работе Ковалева и Свиридова впервые применен корреляционный датчик для измерения профилей осредненной скорости при совместном влиянии продольного МП и ТГК. Впоследствии этот датчик был успешно применен Разувановым в других МГД-конфигурациях.
Также было обнаружено, что с ростом индукции МП увеличивается характерный период пульсаций температуры и существенно возрастает их амплитуда (Рис. 1.9). Этот эффект опасен, т.к. низкочастотные пульсации за счет температуропроводности могут проникать в стенки теплообменника [63], [64]. В результате этого в стенках канала создаются переменные термические напряжения, которые могут привести к усталостному разрушению канала.
Эксперименты Красильникова, Платниекса и других [50] подтвердили, что при воздействии относительно небольшого продольного МП вблизи стенки