Ю.А. ЗейгарникЮ.А. Зейгарник

Доклад на Ученом советеДоклад на Ученом совете ООИВТ РАНИВТ РАН

27.12.201227.12.2012

Исследования теплообмена Исследования теплообмена двухфазных среддвухфазных средприменительноприменительно

к интенсивным процессамк интенсивным процессамв тепловой и атомной в тепловой и атомной

энергетикеэнергетике

• влияниешероховатости и состояния ( ) поверхности смачиваемости на число

, центров парообразования устойчивость ;их функционирования

• влияние родажидкости на начальный;перегрев

• ;влияние режимов течения• различные механизмы кризиса

теплоотдачи при кипении

Основные сложности корректного Основные сложности корректного описания процесса кипения:описания процесса кипения:

Продолжительность пребывания металла в перегретом состоянии

20 000

10 000

15 000

5000

TNa=883 °CTн=296 °С

5

4

3

2

1

0

TNa=88 °C5 TNa= °C9292000

1500

1000

500

Tн=299 °С Tн=334 °С Tн=336 °СTNa= °C934

w, c w, cw, ч

Тх.л=120 °С Тх.л=200 °С Тх.л=120 °С Тх.л=200 °С

TNa — средняя температура жидкого натрия; Tн — перегрев стенки; Tх.л — температура холодной ловушки

Основные режимы течения

двухфазных смесей

в вертикальных

каналах

Дополнительн ыережимы

вгоризонтальн

ых трубах

Карта режимов• течения воздуховодяных

(0,59 ) МПа и пароводяных (6,9 ) МПа потоков в

:вертикальных трубах

• двухфазных потоков в горизонтальных трубах

(d=12,7...165,1 мм,

w0=0,09...7,31 мм; w0=0,04...1,71 м/с):

Зависимость удельного

теплового потокаq* от массовогорасходного

паросодержаниях1* в месте

кризиса теплоотдачи и

удельного расхода при кипении воды в круглой трубе 8 диаметром мм

7 при давленииМПа

Предшествующие работы ИВТАН в области теплообмена двухфазных сред

Кипение жидкого натрия — АЭ Кипение и конденсация N2O4 — АЭ

Кипение криогенных жидкостей (N2 хладоны) — холодильная техника Теория кризисов кипения — АЭ Разработка скелетных таблиц критических тепловых нагрузок — АЭ, ТЭ Кипение во вращающихся каналах — Энергомаш Кипение на оребренных поверхностях — силовая электроника• Кипение недогретой воды — МГД-установки, включая импульсные• Кипение двухфазного теплоносителя при авариях на атомных реакторах,

ловушки кориума — АЭ• Впрыск воды в компрессор ГТУ — ТЭ• Конденсация водяного пара из парогазовой смеси — ТЭПримечание: • — работы 1990-2000 годов

Схема экспериментальной установки и основных измерений

2

NIPXI

6

5

1

4

R=24.3 кОм

7

7

9

10

11

8

12

13

14

315

1 – осциллограф National Instruments (NI); 2 – АЦП NI; 3 – компьютер для записи данных со скоростной видеокамеры; 4 – крейт PXI NI; 5 – блок обработки сигналов с датчика давления, в том числе усилитель зарядов; 6 – термопарный усилитель; 7 – пьезоэлектрический датчик давления; 8 – рабочий участок с нагревателем и вмонтированными термопарами; 9 – резистор; 10 – батарейка типа «Крона»; 11 – видеокамера; 12 – координатное устройство; 13 – емкость с

водой; 14 – электрод; 15 – термопары

Выявленные эффекты

1. Влияние покрытия2. Разные типы схода пленки —

разные импульсы давления3. Касание водой сильно

перегретой поверхности

Контактжидкости с Контактжидкости с горячей поверхностью горячей поверхностью

1 — показания датчика давления; 2 — показания датчика контакта жидкости с поверхностью образца

Эволюция капель при испарении по ступеням Эволюция капель при испарении по ступеням сжатия в компрессоре ГТЭ-1500 и ГТЭ-110сжатия в компрессоре ГТЭ-1500 и ГТЭ-110

Относительная масса капли

d=20 мкм

d=3 мкм

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

№ ступени

Относительная масса капли

d=20 мкм

d=3 мкм

-0.2

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

№ ступениГТЭ-110

ГТЭ-1500

Факел распыла в потоке воздуха при давлении воды перед форсункой 8 МПа и разных температурах

а — 25 °С; б — 170 °С; в — 240 °С; г — 240 °С, при обдуве под углом 40°

Зависимость распределения интенсивности рассеянного излучения для монодисперсных

сферических частиц разного диаметра

Дисперсионные характеристики факелов распыла воды центробежной форсункой с расходом 2,2 г/с при

температуре 25 °С

Дисперсионные характеристики факелов распыла воды Дисперсионные характеристики факелов распыла воды центробежной форсункой с расходом 2,2 г/с при центробежной форсункой с расходом 2,2 г/с при

температуре 200 °Стемпературе 200 °С

Зависимость доли поверхности, занятой большими пузырями от недогрева

Д о л я п о в ер х н о сти н агр е вазан я т а я б ол ь ш и м и п у зы р я м и1 ,2

1 ,0

0 ,8

0 ,6

0 ,4

0 ,2

0 2 0 4 0 6 0 8 0Н ед о гр е в ж и д ко с т и t, °C

C C Новым Новым годом!годом!

CCпасибо за пасибо за внимание!внимание!