ФИЗИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ГИДРОДИНАМИКИ И ТЕПЛООБМЕНА В БЫСТРЫХ РЕАКТОРАХ СЖИДКОМЕТАЛЛИЧЕСКИМ ТЕПЛОНОСИТЕЛЕМ

А. П. Сорокин, Ю. А. Кузина

Аннотация


Представлены результаты применения теории подобия теплофизических процессов к моделированию гидродинамики и теплообмена в жидких металлах в каналах сложной формы, стержневых системах (активная зона реакторов), полей температуры и скорости в верхней камере быстрого реактора в разных режимах работы. Прямое моделирование может неограниченно применяться лишь для процессов, для которых характеристические числа подобия являются функциями только геометрических симплексов системы и одного определяющего критерия. Наличие двух определяющих критериев, как, например, чисел Рейнольдса и Прандтля при теплообмене заметно усложняет моделирование. При трех определяющих критериях прямое моделирование обычно неосуществимо. В таких случаях необходима постановка систематических многовариантных экспериментов. Назначением таких экспериментов является выявление эффектов, разрешенных общей математической моделью, но не воспроизводимых на современном уровне математических технологий ни аналитически, ни в численных исследованиях. Рис. 4, список лит. 45 назв.

Полный текст:

PDF

Литература


Кириллов П.Л., Терентьева М.И., Денискина Н.Б. Теплофизические свойства материалов ядерной техники. Учебное пос. Изд. 2-е, перераб. и доп. М.: ИздАт, 2007.

Кутателадзе С.С. Анализ подобия в теплофизике. Новосибирск: Наука, 1982.

Гухман А.А., Кирпичев М.В. Теория моделей. — Изв. Ленинградского политехн. ин-та, 1927, т. 30, с. 1—50.

Гухман А.А. Применение теории подобия к исследованию процессов тепломассопереноса. Изд. 2-е, перераб. и доп. М.: Высшая школа, 1973.

Конаков П.К. Коэффициент скольжения для гладких труб. — Изв. АН СССР, 1948, № 7, с. 1029—1032.

Канаев А.А. Теплообмен и гидравлическое сопротивление при течении ртути в трубах. — Котлотурбостроение, 1953, № 2, с. 58—82.

Warburg E. On the flow of mercury in glass capillaries. — Ann. Phys. В. CXL, 1870, p. 367—372.

Кондратьев Н.С. Гидравлическое сопротивление при движении жидких металлов в трубах. — В сб.: Теплопередача и тепловое моделирование. М.: Изд-во Академии наук СССР, 1959, с. 93—106.

Брайтон Дж. Полностью развитый турбулентный поток в канале кольцевого сечения. — Теоретические основы инженерных расчетов, 1964, № 4, с. 240.

Толстой Д.М. Скольжение ртути по стеклу. — Докл. АН СССР, 1952, т. LXXXL, с. 1329—1334.

Субботин В.И., Ибрагимов М.Х., Ушаков П.А. и др. Гидродинамика и теплообмен в атомных энергетических установках. М.: Атомиздат, 1975.

Рачков В.И., Сорокин А.П., Жуков А.В. Теплогидравлические исследования жидкометаллических теплоносителей в ядерных энергетических установках. — Теплофизика выс. темп., 2017, т. 56, № 1, с. 121—136.

Lyon R. Heat transfer coefficient in liquid metals. — Chem. Engng Progress, 1951, v. 47, № 2, p. 75—81.

Кириллов П.Л. Теплообмен жидких металлов в круглых трубах (однофазный и двухфазный потоки). Автореф. дис. на соискание ученой степени докт. техн. наук. М., ИВТАН СССР, 1969.

Ибрагимов М.Х., Субботин В.И., Ушаков П.А. Исследование теплоотдачи при турбулентном течении в трубах жидких металлов. — Атомная энергия, 1960, т. 8, вып. 1, с. 54—56. // Ibragimov M.Kh., Subbotin V.I., Ushakov P.A. Investigation of Heat Transfer in the Turbulent flow of Liquid Metals in Tubes. — Soviet Atomic Energy, 1961, v. 8, p. 48—50.

Таланов В.Д., Ушаков П.А. Теплообмен в круглых, кольцевых и квадратных каналах. — В сб.: Жидкие металлы. М.: Атомиздат, 1967, с. 9—15.

Субботин В.И., Ушаков П.А., Габрианович Б.Н. Теплообмен при течении жидких металлов в круглых трубах. — Инж.-физ. журн., 1963, т. 4, № 4, с. 16—21.

Петухов Б.С., Генин Л.Г., Ковалев С.А. Теплообмен в ядерных энергетических установках. М.: Энергоатомиздат, 1986.

Кириллов П.Л. Теплообмен в турбулентном потоке. Ч. 2. Распределение скорости и температуры. — Атомная энергия, 2017, т. 122, вып. 4, с. 192—203. // Kirillov P.L. Heat Transfer in Turbulent Flow. Pt 2. Velocity and Temperature Distributions. — Atomic Energy, 2017, v. 122, № 3, p. 230—242.

Кокорев Л.С., Ряпосов В.Н. Измерение распределения температуры в турбулентном потоке ртути в круглой трубе. — В кн.: Жидкие металлы. М.: Изд-во ГКИАЭ СССР, 1963, с. 27—31.

Субботин В.И., Ивановский М.Н., ОрловЮ.И. Термическое контактное сопротивление при охлаждении каналов жидкими металлами. — Теплофизика выс.темп., 1967, т. 5, № 6, с. 1025—1031.

Кириллов П.Л. Учет контактного термического сопротивления теплообмену жидкого металла в круглой трубе: Препринт ФЭИ-284, 1971.

Булеев Н.И., Миронович Р.Я. Теплоотдача в турбулентном потоке жидкости в треугольной решетке стержней. — Теплофизика выс. темп., 1972, т. 10, № 5, с. 1031.

Ушаков П.А., Жуков А.В., Матюхин Н.М. Азимутальные неравномерности температуры твэлов, расположенных в правильных решетках, при турбулентном течении жидких металлов. — Там же, 1977, т. 15, № 1, с. 76—82.

Ушаков П.А., Субботин В.И., Габрианович Б.Н., Жуков А.В. Теплообмен при течении ртути и воды в плотно упакованном пучке стержней. — Атомная энергия, 1962, т. 9, вып. 6, с. 461—469. // Ushakov P.A., Subbotin V.I., Gabrianovich B.N., Zhukov A.V. Heat Exchange During the Flow of Mercury and Water in a Tightly Packed Rod Pile. — Soviet Atomic Energy, 1962, v. 9, p. 1001—1009.

Ушаков П.А., Субботин В.И., Габрианович Б.Н. и др. Теплоотдача и гидравлическое сопротивление в плотно упакованных пучках стержней. — Там же, 1962, т. 13, вып. 2, с. 162—169. // Ushakov P.A., Subbotin V.I., Gabrianovich B.N. e.a. Heat Transfer and Hydraulic Resistance in Tightly Packed Corridor Bundle of Rods. — Soviet Atomic Energy, 1963, v. 13, p. 761—768.

Жуков А.В., Кириллов П.Л., Матюхин Н.М. и др. Теплогидравлический расчет TBC быстрых реакторов с жидкометаллическим охлаждением. Сер. Физика и техника ядерных реакторов. Вып. 29. М.: Энергоатомиздат, 1985.

Weinberg D., Hoffmann H., Ohira H., Schnetgoke G. The Status of studies using RAMONA and NEPTUN models on decay heat removal by natural convection for the europian fast reactor. — In: IWGFR/88, 1993, p. 51—57.

Betts C. e.a. Europe on studies on fast reactor core interwrapper flows. — In: Intern. Conf. Fast Reactors and Related Fuel Cycles. Kyoto, Japan, October 28 — November 1, 1991, v. III, p. 1—15.

Ушаков П.А. Приближенное тепловое моделирование цилиндрических тепловыделяющих элементов. — В сб.: Жидкие металлы. М.: Атомиздат, 1967, с. 137—148.

Ушаков П.А., Жуков A.B., Матюхин H.M. Теплоотдача к жидким металлам в правильных решетках твэлов. — Теплофизика выс. темп., 1977, т. 15, № 5, с. 1027—1033.

Ушаков П.А., Жуков А.В., Матюхин Н.М. Температурные поля стержневых твэлов, расположенных в правильных решетках, при ламинарном течении теплоносителя. — Там же, 1976, т. 14, № 3, с. 538—545.

Жуков А.В., Сорокин А.П., Матюхин Н.М. Межканальный обмен в ТВС быстрых реакторов (теоретические основы и физика процесса). Сер. Физика и техника ядерных реакторов. Вып. 38. М.: Энергоатомиздат, 1989.

Takeda H., Koga T., Kanno J. Study on similarity rule for natural convection water test of LMFBR. — In: IWGFR/88, 1993, p. 58—66.

Ушаков П.А., Сорокин А.П. Проблемы моделирования на воде аварийного отвода остаточного тепловыделения естественной конвекцией в камерах быстрых реакторов: Препринт ФЭИ-2585, 1997.

Ushakov P.A., Sorokin A.P. Modeling problems of emergency natural convection heat removal in the upper plenum of LMR using water. — In: Proc. of 9th Intern. Topical Meeting on Nuclear Reactor Thermal Hydraulics (NURETH-9). USA, October 3—8, 1999.

Ушаков П.А., Сорокин А.П. Роль гидравлических сопротивлений при моделировании на воде естественной конвекции в баках быстрых реакторов. — Теплоэнергетика, 2000, № 5, с. 9—14.

Опанасенко А.Н. Теплогидравлика в верхней области бака быстрого реактора в различных режимах работы: Препринт ФЭИ-2623, 1997.

Опанасенко А.Н., Сорокин А.П., Труфанов А.А. и др. Экспериментальные исследования полей температуры и скорости на интегральной водяной модели быстрого реактора в различных режимах работы. — Атомная энергия, 2017, т. 123, вып. 1, с. 21—27.

Shulz H. Experience with thermal fatigue in LWR piping caused by mixing and stratification. — In: Specialists Meeting Proc. Paris, 1998, p. 13—18.

Боришанский В.М., Готовский М.А., Фирсова Э.В. Теплоотдача к жидким металлам в продольно омываемых пучках стержней. — Атомная энергия, 1969, т. 27, вып. 6, с. 549—551. // Borishanskii V.M., Gotovskii M.A., Firsova E.V. Heat Transfer to Liquid Metals in Longitudinally Wetted Bundles of Rods. — Soviet Atomic Energy, 1969, v. 27, p. 1347—1350.

Shah M. A survey of experimental heat transfers data for nuclear pool boiling of liquid metals and new correlations. — Intern. J. Heat Fluid Flow, 1992, v. 13, № 4, p. 370—379.

Корхов О.А., Богословская Г.П., Сорокин А.П. О сопоставлении данных по кипению жидких металлов: Препринт ФЭИ-2649, 1997.

Кириллов П.Л. Банк данных по теплообмену в жидких металлах: Препринт ФЭИ-3276, 2017.

Сорокин А.П., Иванов Е.Ф., Мальков В.Л. и др. Экспериментальные исследования теплообмена и устойчивости кипения жидкометаллического теплоносителя в контуре естественной циркуляции: Препринт ФЭИ-2631, 1997.


Ссылки

  • На текущий момент ссылки отсутствуют.