Электронная библиотека Веда
Цели библиотеки
Скачать бесплатно
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Размещение литературы
Контактные данные
Я ищу:
Библиотечный каталог российских и украинских диссертаций

Вы находитесь:
Диссертационные работы России
Технические науки
Атомное реакторостроение, машины, агрегаты и технология материалов атомной промышленности

Диссертационная работа:

Новожилова Ольга Олеговна. Результаты исследований и обобщения характеристик теплообмена при продольном обтекании поверхностей тяжелыми жидкометаллическими теплоносителями : диссертация ... кандидата технических наук : 05.04.11 / Новожилова Ольга Олеговна; [Место защиты: ОАО ОКБ "Гидропресс"].- Нижний Новгород, 2010.- 212 с.: ил. РГБ ОД, 61 10-5/2593

смотреть введение
Введение к работе:

Актуальность темы

Создание и развитие ядерных энерготехнологий на первом этапе их освоения в середине прошлого века осуществлялось на базе военных разработок - технологий получения плутония для создания оружия и ядерных реакторов для атомных подводных лодок. Основным направлением мирной атомной энергетики было развитие реакторов на тепловых нейтронах типа ВВЭР и РБМК.

Переход к использованию реакторов на быстрых нейтронах, при замыкании топливного цикла, позволят ядерной энергетике принять на себя весь требуемый (по прогнозам WEC) прирост электропроизводства в течение последующих десятилетий. В качестве теплоносителей реакторов на быстрых нейтронах рассматриваются натрий, свинец и эвтектический сплав свинец-висмут.

Проекты установок с быстрыми реакторами, охлаждаемые тяжелыми жидкометаллическими теплоносителями показали перспективность этого направления. Для оптимизации принимаемых проектных решений целесообразно проведение ряда экспериментальных исследований по уточнению разработанных в 50-80 гг. прошлого века методик расчета теплообмена в системах с тяжелым жидкометаллическим теплоносителем, с учетом накопившейся и новой информации о свойствах теплоносителей и исходя из реального (фактического) содержания примесей в контуре ядерного реактора охлаждаемого тяжелым жидкометаллическим теплоносителем, включая возможные аварийные ситуации. В данных системах характеристики теплообмена в участках теплоотвода и теплоподвода не симметричны вследствие различного направления массопереноса примесей, составляющих основное препятствие теплообмену, и различного направления тепловых потоков. В связи с этим актуальной является разработка (уточнение) расчетных методик, расчетных формул теплообмена в системах с тяжелыми жидкометаллическими теплоносителями при контролируемом и регулируемом содержании примесей в контуре, прежде всего, примеси кислорода, а также в период и после аварийных ситуаций, связанных с резким и значительным

изменением содержания и физико-химического состояния примесей в контуре и в теплоносителе в условиях неизотермического контура.

Целью работы является разработка рекомендаций по инженерным расчетным формулам теплообмена в системах с тяжелыми жидкометаллическими теплоносителями при возможных эксплуатационных состояниях теплоносителя и контура на основе комплексных экспериментальных исследований характеристик теплообмена в неизотермическом контуре с участками теплоподвода и теплоотвода, а также анализ и обобщение полученных ранее экспериментальных данных по теплообмену в круглой трубе и кольцевом зазоре при контролируемом и регулируемом содержании примесей в тяжелом жидкометаллическом теплоносителе и в контуре.

Задачи работы:

-проведение анализа накопленного в исследуемой области информационного материала;

-разработка и отработка методов измерения и компьютерной обработки информационных сигналов с датчиков температуры, термодинамической активности кислорода в свинце и др., расчета и представления теплофизических параметров в режиме реального времени;

-разработка, создание и испытание устройства определения локальной скорости потока тяжелого жидкометаллического теплоносителя в кольцевом зазоре и в круглой электрообогреваемой трубе;

-проведение комплексных экспериментальных исследований влияния контролируемого регулирования содержания примесей на характеристики теплообмена в кольцевом зазоре неизотермического контура с участками теплоподвода и теплоотвода;

-проведение комплексных экспериментальных исследований влияния контролируемого регулирования содержания примесей на распределение полей скоростей и температур в кольцевом зазоре неизотермического контура с участками теплоподвода и теплоотвода;

-разработка выражений для инженерных расчетов характеристик теплообмена в системах с тяжелыми жидкометаллическими теплоносителями на основе проведенных исследований в неизотермическом контуре при

различных содержаниях примесей в теплоносителе и контуре. На защиту выносятся следующие положения:

- Методические основы определения характеристик теплообмена в
системах с тяжелым жидкометаллическим теплоносителем, включающие
исследования одновременно на участках теплоподвода и теплоотвода при
контроле и регулировании содержания примесей в теплоносителе и контуре.

Методические основы измерения полей скоростей в потоке тяжелого жидкометаллического теплоносителя в круглой трубе и кольцевом зазоре.

Массив экспериментальных данных исследований полей температур и скоростей в потоке тяжелого жидкометаллического теплоносителя в каналах неизотермического контура при контроле и регулировании содержания примесей в теплоносителе и контуре.

- Массив экспериментальных данных исследований и обобщения
характеристик теплообмена при продольном обтекании поверхностей
тяжелыми жидкометаллическими теплоносителями при контроле и
регулировании содержания примесей в теплоносителе и контуре.

Научная новизна

Усовершенствована методология исследований теплофизических характеристик тяжелых жидкометаллических теплоносителей в неизотермическом контуре с контролем и управлением содержанием примеси кислорода.

Впервые проведены комплексные экспериментальные исследования характеристик теплообмена в неизотермическом контуре с теплоподводящим и теплоотводящим участками при контролируемом и регулируемом содержании примеси кислорода в теплоносителе и контуре, и получены зависимости Nu=/(Pe) в диапазоне чисел Пекле 500...5000 при контролируемом и регулируемом содержании примеси термодинамически активного кислорода в диапазоне 10" ...10 и при наличии слоя отложений примесей. Экспериментально определены поля температур и скоростей в кольцевом зазоре неизотермического контура в потоке тяжелого жидкометаллического теплоносителя при контролируемом и регулируемом содержании примесей.

Достоверность и обоснованность результатов обеспечивается использованием современных средств и методов проведения экспериментов,

использованием сертифицированного программного обеспечения при проведении экспериментов, соответствием полученных результатов общепринятым физическим представлениям.

Практическая значимость

Рекомендованы для проведения инженерных расчетов, экспериментально полученные в неизотермическом контуре критериальные зависимости характеристик теплообмена в системах с тяжелым жидкометаллическим теплоносителем при эксплуатационных и аварийных содержаниях примесей в теплоносителе и контуре, что существенно повышает качество расчетов и позволяет улучшить массогабаритные характеристики теплообменного оборудования и установки в целом.

Предложена и отработана методика теплофизических исследований характеристик теплообмена в кольцевом зазоре неизотермического контура при контролируемом и регулируемом содержании примесей в теплоносителе и контуре, которая рекомендуется для экспериментов со свинцовым и свинец-висмутовым теплоносителями, что повышает качество и представительность полученных результатов.

Личный вклад автора

Исследования, результаты которых приводятся в настоящей работе, проводились на оборудовании и экспериментальных установках, смонтированных на базе кафедры «АТСиМИ» НГТУ им. Р.Е. Алексеева при непосредственном участии автора, автором лично или под его руководством. Автор принимал участие на всех этапах подготовки, проектирования, монтажа, отладки экспериментальных участков, оборудования, а также в проведении исследований, обработки и обсуждении результатов.

Апробация работы

Результаты работы докладывались и обсуждались на межведомственном семинаре «Теплофизика-2007» «Тепломассоперенос и свойства жидких метало» в г. Обнинске; на VI Международной молодежной научно-технической конференции «Будущее технической науки» г. Нижний Новгород, 2007 г.; на Пятой Курчатовской молодежной научной школе г. Москва, 2007 г., на Шестой Курчатовской молодежной научной школе г. Москва, 2008 г., на семнадцатой международной конференции по ядерной энергетике «ICONE-17», г. Брюссель,

Бельгия, 2009 г. Публикации

Основные результаты диссертации изложены в авторском свидетельстве на изобретение, в шести патентах на полезную модель, в статьях в журнале «Атомная энергия», в статьях в журнале «Ядерная энергетика», в статьях в журнале «Вопросы атомной науки и техники», в статьях в журнале «Вестник машиностроения», в тридцати докладах на отечественных и международных научных конференциях, в двух зарегистрированных научно-технических отчетах.

Структура и объем диссертации


© Научная электронная библиотека «Веда», 2003-2013.
info@lib.ua-ru.net