Русский / English 
?php echo $word_institute;?>
ИНСТИТУТИССЛЕДОВАНИЯПРОЕКТЫНАУКА И ОБРАЗОВАНИЕНОВОСТИКОНТАКТЫ
 
Исследования » Теоретические исследования » Свободная конвекция и теплоотдача жидкостей с внутренними источниками тепла

СВОБОДНАЯ КОНВЕКЦИЯ И ТЕПЛООТДАЧА ЖИДКОСТЕЙ С ВНУТРЕННИМИ ИСТОЧНИКАМИ ТЕПЛА


Актуальность проблемы

При анализе сценариев и прогнозировании последствий тяжелых аварий на АЭС, сопровождающихся расплавлением активной зоны, актуальной является задача расчета систем локализации и удержания радиоактивного расплава в корпусе реактора. Для такого расчета необходимо знать распределение теплоотдачи расплава по границе корпуса реактора, что, в свою очередь, требует проведения расчетно-теоретических исследований процессов свободной конвекции тепловыделяющей жидкости, заключенной в замкнутом объеме. К другому классу задач подобного рода, востребованных при обосновании водородной безопасности атомных реакторов и оптимизации устройства водородных рекомбинаторов, относится изучение свободной конвекции жидкости при наличии поверхностных источников тепла.

Содержание исследований

В ИБРАЭ РАН впервые для жидкостей с внутренними источниками тепла разработан метод аналитических оценок (Л. А.Большов, П. С. Кондратенко, В. Ф. Стрижов), основанный на общих принципах, описывающих свойства симметрии и законы сохранения физических величин, а также на соображениях размерности и подобия. Проведена классификация физических режимов конвекции жидкости с внутренними источниками тепла во всем представляющем практический интерес диапазоне параметров и получены полуколичественные закономерности для распределения теплоотдачи и температуры внутри основного занимаемого жидкостью объема.

Аналитически решена задача о фокусировке теплового потока при концентрационной стратификации многокомпонентного расплава с выделением компонента без внутренних источников тепла. Для легкого компонента получена простая интерполяционная формула, описывающая плотность потока тепла к границе.

Теоретически исследованы характеристики свободной конвекции тепловыделяющей жидкости с неоднородным распределением внутренних источников тепла при ее охлаждении с границы. Установлено, что распределение температуры в объеме жидкости и поток тепла к границе однозначно определяются распределением по вертикали усредненной по горизонтальному сечению мощности внутренних источников тепла.

Сравнение теории с экспериментом для распределения температуры жидкости по высоте

Распределение температуры в потоке жидкости по высоте.

Распределение температуры по высоте

Распределение температуры по высоте при неоднородном (слева) и однородном (справа) тепловыделении.

Разработана математическая модель свободной конвекции водородо-воздушной смеси в каналах с химическими превращениями на твердых поверхностях. Она описывает процесс тепло- и массообмена в пассивных каталитических рекомбинаторах водорода (ПКРВ), обеспечивающих водородную взрывозащиту на объектах энергетики и промышленности. Модель использовалась при проведении совместных с ОАО «ВТИ» работ по оптимизации конструкции и улучшению характеристик отечественного ПКРВ нового поколения (проектировщик — ЗАО ИНПК «Русские энергетические технологии»).

Сравнение аналитической зависимости относительной плотности теплового потока к боковой границе с результатом численного расчета

Сравнение аналитической зависимости относительной плотности теплового потока к боковой границе с результатом численного расчета.
H и R — соответственно, толщина и радиус слоя компоненты жидкости без внутренних источников тепла.

Разработаны методы моделирования сопряженных процессов теплообмена и гидродинамики с учетом плавления и отвердевания неоднородных геологических пород при самопогружении в них (под действием силы тяжести) тепловыделяющих капсул с РАО. Проходит верификацию программный код MELT-GEO, реализующий математическую модель, основанную на использовании метода сквозного счета. Этот метод позволяет определять границу расплав-порода без дополнительных итераций.

 

Процесс вытеснения расплава породы капсулой с РАО


ИБРАЭ РАН © 2013 Карта сайта | Связаться с нами