Введение к работе
АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ. Сложные энергетические системы с парожидкостными потоками широко распространены в промышленности, энергетике и при проведении фундаментальных научных исследований. В частности, в России ведется проектирование ускорительно-накопительного комплекса (УНК-3000), длина каналов охлаждения которого около 20 км, а масса охлаждаемой магнитной системы составляет около 12000т. За рубежом создаются ускорители (США) с каналами охлаждения длиной около 100 км, ведутся работы по созданию международного термоядерного реактора (Швейцария) меньших размеров. Регламентом работы сверхпроводящих (СП) устройств предусмоторены режимы течения двухфазного гелия при циклической тепловой нагрузке в процессе охлаждения магнитной системы и режимы расслоенного течения гелия в подводящих трубопроводах и каналах крностатирования большого диаметра. Данные процессы могут сопровождаться соответственно выбросом значительного количества жидкого гелия в сборник криогенной установки и перегревом паровой фазы относительно жидкости, что влияет на безаварийную работу всей системы. Высокая материалоемкость, сложность построения технологической схемы и многообразие режимов работы делает дорогостоящим проведение натурных экспериментов на стадии проектирования, изготовления и ввода в эксплуатацию этих систем. На первое место выступают численные исследования, основанные на разработанных математических моделях, описывающих протекающие процессы как в различных теплоэнергетических объектах, так и в системе в целом.
ЦЕЛЬ РАБОТЫ. Теоретическое и экспериментальное исследование теполомассобменных процессов в трубопроводах и каналах сверхпроводящего устройства в режиме пульсационнои тепловой нагрузки и при расслоенном течении гелия в трубопроводых большого диаметра, а также разработка системы автоматизированного моделирования для расчета режимов работы сложных теплотехнических систем с возможностью гибкой модификации исследуемой технологической схемы системы.
НАУЧНАЯ НОВИЗНА. На основе проведенных теоретических и экспериментальных исследований предложена математическая модель описывающая параметры потока двухфазного гелия в каналах крностатирования при нестационарной тепловой нагрузке. На основании математической модели численно исследованы режимы работы реальной системы криогенного обеспечения, влияющие на безаварийную работу магнитной системы.
Впервые экспериментально выявлен перегрев паровой фазы при расслоенном течении двухфазного гелия в трубопроводах большого диаметра при стационарной тепловое нагрузке. Экспериментально уточ-
нены коэффициенты в критериальной зависимости, определяющей теплообмен фазового перехода при расслоенном течении гелия.
На основе анализа литературных источников и с учетом опыта практической эксплуатации пакетов прикладных программ моделирования режимов работы сложных теплоэнергетических систем разработана система автоматизированного моделирования для проектных и имитационных исследований сложных систем криогенного обеспечения с возможностью быстрой перенастройки на другие области тепломоссобмен-ной техники.
ПРАКТИЧЕСКАЯ ЗНАЧИМОСТЬ. Разработана математическая модель, позволяющая численно исследовать тепломассобменные процессы в каналах и трубопроводах при нестационарной тепловой нагрузке, получена критериальная зависимость, определяющая теплообмен фазового перехода при расслоенном течении гелия в каналах криостатирования крупных сверхпроводящих магнитных систем, разработана система автоматизированного моделирования, позволяющая проводить проектные и имитационные исследования не только систем криогенного обеспечения, но и других теплоэнергетических систем.
ВНЕДРЕНИЕ. Результаты работы использованы при разработке системы охлаждения установки УНК-3000. Проведен численный анализ режимов работы системы криогенного обеспечения УНК при пульсаци-онной тепловой нагрузке и при расслоенном течении гелия, в ходе которого была осуществлена проверка безаварийного функционирования комплекса.
АППРОБАЦИЯ РАБОТЫ. Основные научные положения и ре
зультаты работы обсуждались на международной конференции
^'Криогенная^ехника_^іауке_и_гіроизводству" ( г.Москва, 1991г.) и на
XLV1 научно-технической конф^решдаГМГАХМ^в~19Э5г. __
ПУБЛИКАЦИИ. По теме диссертации опубликовано 13 работ, в том числе 4 статьи, 6 тезисов докладов, получено 3 авторских свидетельства на изобретения.
ОБЪЕМ И СТРУКТУРА РАБОТЫ. Диссератция состоит из введения, четырех глав, выводов, условных обозначений, списка использованной литературы, включающего 126 названий, и приложений. Общий объем работы составляет 132 страницы, в том числе 48 рисунков.
результаты теоретических исследований течения потока двухфазного гелия в каналах криостатирования при пульсацноннои тепловой нагрузке,
результаты экспериментального исследования, при обработке которых получены новые данные в критериальной зависимости для описания межфазных взаимодействий в парожидкостных потоках, протекающих в длинных трубопроводах большого диаметра,
- разработанная система автоматизированного моделирования для проектных и имитационных исследований сложных теплоэнергетических . систем.