Содержание к диссертации
ВВЕДЕНИЕ 6
Глава I. ТЕПЛООБМЕН В ЗАКРИЗЙСНОЙ ОБЛАСТИ - СОВРЕМЕННОЕ
СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА 12
1.1. Дисперсно-кольцевой режим и кризис теплоотдачи второго рода 12
1.2. Термическая неравновесность двухфазного потока в за кризисной области 15
1.3. Определение размеров капель в паро-капельном потоке 21
1.4. Анализ теоретических и экспериментальных методов расчёта теплоотдачи в за кризисной области 27
Глава 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ УСТАНОВКА И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ 38
2.1. Описание экспериментальной установки 38
2.2. Методика проведения опытов по коэффициенту теплоотдачи 50
2.3. Измерение термической неравновесности двухфазного потока (профиля температуры паровой фазы) 54
2.4. Методика определения размеров капель в дисперсном потоке 57
2.5. Анализ погрешностей измерения 64
Глава 3. ИССЛЕЩОВАНЙЕ ТЕПЛООТДАЧИ К ПЕРЕГРЕТОМУ ПАРУ И
ПАРОКАПЕЛЬНОМУ ПОТОКУ 69
3.1. Теплоотдача к перегретому пару 69
3.2. Теплоотдача к паро-капельному потоку -
Глава 4.-ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕРМИЧЕСКОЙ НЕРАВНОВЕСНОСТИ И РАЗМЕРОВ
КАПЕЛЬ В ЗАКРИЗИСНОЙ ОБЛАСТИ 93
4.1. Измерение профиля температуры паровой фазы 93
4.2. Исследование дисперсности и среднего диаметра капель в за кризисной области III
4.2.1. Диаметр капель над поверхностью пленки.115
4.2.2. Диаметр капель в за кризисной области...122
4.2.3. Скольжение в дисперсном потоке 128
Глава 5. МОДЕЛЬ НЕРАВНОВЕСНОГО ПАРОКАПЕЛЬНОГО ПОТОКА В ЗАКРИЗИСНОЙ ОБЛАСТИ И РАСЧЁТ ТЕМПЕРАТУРЫ СТЕНКИ .131
5.1. Основная система уравнений 131
5.2. Анализ результатов расчёта и сопоставление с экспериментом 138
ВЫВОДЫ 148
ЛИТЕРАТУРА 150
ПРИЛОЖЕНИЕ 165
Введение к работе
Актуальность. В последнее время в СССР и за рубежом ведутся обширные исследования теплообмена и гидродинамики в дисперсно-капельном двухфазном потоке. Необходимость этих исследований вызвана тем, что значительная часть парогенерирующего энергетического оборудования как традиционных ТЭС, так и АЭС работают в закризисной области, и обеспечение их надежной работы представляет большой практический интерес. Аналогичные проблемы встречаются в паротурбинной промышленности, криогенной технике, металлургии и различных процессах химической технологии.
Исследование дисперсного режима течения в каналах и сборках тепловыделяющих элементов обычно выполняется при высоких давлениях и больших массовых скоростях для нормальных рабочих условий эксплуатации оборудования АЭС. Однако при аварии энергетического реактора с истечением теплоносителя из контура циркуляции в результате его разгерметизации, следствием которой является резкое снижение давления и испарение части теплоносителя, охлаждение па-рогенерирующих поверхностей осуществляется паром или пароводяной смесью при малых массовых скоростях и пониженных давлениях. В этой области имеется недостаточное количество данных.
Изучение теплоотдачи в закризисной области стало особенно актуальным в связи с созданием надежных кодов расчёта теплогидрав-лических характеристик парогенерирующего канала при его послеава-рийном охлаждении, когда температура поверхности довольно высока (800 + 1200°С). До момента наступления повторного увлажнения охлаждение активной зоны осуществляется парокапельным потоком при высоких значениях паросодержания и малых массовых скоростях, т.е. катастрофический перегрев оболочек твэлов предотвращается за счёт теплоотдачи к пару и пароводяной смеси в режиме закризисного теплообмена.
Таким образом, высокие требования к безопасной работе ядерных установок, с целью обеспечения нормальной жизнедеятельности обслуживающего персонала и зашиты окружающей среды, непосредственно связаны с исследованием закризисного теплообмена для анализа возможных аварийных режимов и предотвращения или ослабления их отрицательных последствий.
Следует отметить, что дисперсный поток при низких давлениях и малых массовых скоростях является сложным объектом исследования, т.к. он характеризуется большой термической неравновесностью и расчёт теплообмена в закризисной области требует наличия данных в степени неравновесности потока и теоретически, и экспериментально обоснованных зависимостей для размеров капель.
Настоящая работа посвящается исследованию теплоотдачи в двухфазном потоке в области ухудшенного теплообмена в вертикальном прямоугольном канале с односторонним обогревом, экспериментальное исследование проведено при низких давлениях р =(0,05 0,17 МПа), малых массовых скоростях w - (17 168) кг/См2, с) степенях сухости на входе в обогреваемый канал х.0 от 0,65 до 1,0 Цель работы заключается в экспериментальном комплексном исследовании теплообмена в закризисной области кипения при низком давлении и малых массовых скоростях в вертикальном прямоугольном канале с односторонним обогревом и создании на базе опытных данных расчётной методики для характеристик парока-пельного неравновесного двухфазного потока.
Основные задачи исследования:
I. Создать экспериментальный пароводяной стенд для комплексного исследования теплоотдачи в закризисной области кипения при малых массовых скоростях и низком давлении, термической неравновесности и степени дисперсности парокапельного потока. 2. Изучить коэффициенты теплоотдачи к перегретому пару и парокапельному потоку при переменных массовых скоростях, степенях сухости и тепловых потоков и установить соответствующие эмпирические зависимости. 3. Создать новый термозонд, разработать методику измерения температуры паровой фазы и получить эмпирические корреляции для термической неравновесности парокапельного потока. 4. С целью измерения диаметров капель и их распределения по размерам в неравновесном двухфазном потоке в закризисной области кипения использовать известный зонд отпечатков, разработанный для условий адиабатного потока влажного пара в турбинных решетках. 5.Получить эмпирические зависимости для среднего диаметра капель при различных величинах теплового потока и массовой скорости. 6.Разработать на базе проведенного комплексного экспериментального исследования и балансовых уравнений сохранения методики расчёта характеристик парокапельного неравновесного потока в закризисной области кипения и температуры стенки.
Научная новизна. В работе для малоизученной области закризисного теплообмена получен новый обширный экспериментальный материал по коэффициентам теплоотдачи к парокапельному потоку в закризисной области кипения и на этой основе получены новые эмпирические соотношения для числа БУссельта; создан новый зонд для измерения температуры паровой фазы в парокапель-ном потоке, с помощью которого удалось получить новые эмпиричес - 9 кие корреляции для расчёта степени термической неравновесности двухфазного потока в закризисной области кипения; для измерения степени дисперсности и среднего диаметра капель в закризисной области кипения впервые был использован зонд отпечатков, разработанный в Московском энергетическом институте для исследований структуры влажного пара в турбинных решетках; впервые получена эмпирическая зависимость среднего диаметра капель от теплового потока, массовой скорости и массового паросодержания; разработана новая полуэмпирическая методика расчёта характеристик неравновесного двухфазного потока и температуры стенки в закризисной области кипения.
Практическая ценность, накоплен значительный объем новых опытных данных по коэффициентам теплоотдачи в закризисной области при низких давлениях и малых массовых скоростях, и по степени термической неравновесности и дисперсности парокапельного потока. На основе этих данных были получены эмпирические соотношения для расчёта числа нуссельта, степени термической неравновесности и диаметров капель, и разработана методика расчёта параметров неравновесного двухфазного потока и температуры обогреваемой стенки, разработанная методика расчёта и опытные данные по характеристикам парокапельного потока могут быть использованы для проектирования парогенерирующего оборудования ТЭС, анализа возможных аварийных режимов ядерных установок и предотвращения или ослабления их отрицательных последствий.
Результаты исследования внедрены в НПО "Энергия" Минэнерго СССР.
Апробация работы. Материалы диссертационной работы докладывались на ХХШ Республиканской научно-технической конференции профессорско-преподавательского состава
Автор защищает:
1. Результаты экспериментального исследования по коэффициенту теплоотдачи к парокапельному потоку для малоизученной области закризисного теплообмена и полученную на этой основе расчётную зависимость для числа Нуссельта.
2. Новый термопарный зонд для измерения температуры паровой фазы в парокапельном потоке и эмпирические корреляции для степени термической неравновесности двухфазного потока и действительной степени сухости в закризисной области.
3. Результаты экспериментального исследования по степени дисперсности и среднему диаметру капель в кризисном сечении и закризисной области с помощью разработанного в МЭИ зонда отпечатков и эмпирическую зависимость среднего диаметра капель от теплового потока и массовой скорости.
4. Методику расчёта характеристик неравновесного двухфазного потока и температуры стенки в закризисной области.
Объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав и выводов. Работа изложена на НО страницах основного текста, содержит 54 рисунка, список литературы 133 наименований и 36 страниц приложения.
- II Автор выражает глубокую благодарность д.т.н. Циклаури Г.В. и к.т.н. доц. Кшшидзе М.Е. за руководство работой, зам.зав.отделом $ 9 ИВТ АН СССР к.т.н. пузачу В.Г., Бесфамильному П.В., Сахно В.П. и Щанидзе Н.В. за помощь, оказанную в работе.
![Влияние высокого внешнего давления на скорость и равновесие реакций [4+2]- и [3+2]-циклоприсоединения](/i/i/4451/436762.png "Влияние высокого внешнего давления на скорость и равновесие реакций [4+2]- и [3+2]-циклоприсоединения Шихаб Махди Салих")
