Пошук академічних текстів

Інформація × Реєстраційний номер 0218U001832, 0116U004806 , Науково-дослідна робота Назва роботи Дослідження теплопередачі в моделях тепловидільних пучків і систем пасивного тепловідведення для підсилення бар'єрів безпеки в атомній енергетиці Назва етапу роботи Керівник роботи Письменний Євген Миколайович, Дата реєстрації 16-11-2018 Організація виконавець Національний технічний університет України "Київський політехнічний інститут", теплоенергетичний факультет Опис етапу Об'єкт дослідження - моделі тепловидільних збірок (ТВЗ) і системи пасивного тепловідведення для підтримання цілісності бар'єрів безпеки ядерних реакторів, цілісності оболонок відпрацьованого ядерного палива при його зберіганні, а також для теплового захисту будівельних металоконструкцій енергооб'єктів в екстремальних умовах. Предмет дослідження - закономірності та характеристики процесів теплопередачі в моделях ТВЗ і системах пасивного тепловідведення, а також специфічні технологічні і схемно-конструктивні рішення, які при створенні цих систем забезпечать їх здатність ефективно, надійно та автономно функціонувати в умовах ядерної енергетики. Мета роботи - розробка нової методики розрахунку теплопередачі в ТВЗ тепловидільних елементів (твелах) на основі їх експериментальних теплогідравлічних характеристик, отриманих авторами, та встановлення закономірностей теплопереносу в системах пасивного тепловідведення з фазовим перетворенням проміжного теплоносія для підсилення бар'єрів безпеки в ядерній енергетиці. Розроблено нову методику розрахунку теплопередачі в твелах на основі їх експериментальних теплогідравлічних характеристик. CFD-моделювання (аналітичні та диференціальні процедури тривимірної обчислювальної гідродинаміки) теплогідравлічних процесів здійснювалось з використанням методу DNS (безпосереднє числове моделювання) як результат тестування обчислювальних кодів FLUENT, DNS, TEMPA-SC, модифікації k-e-моделі, який дав можливість отримати інформацію про внутрішні причини особливостей теплообміну при НКТ. Результати CFD моделювання підтвердили адекватність фізичної концепції виникнення погіршеної тепловіддачі (ПТВ) при певних параметрах води НКТ в обігрівальних каналах внаслідок термічного прискорення потоку, яке призводить до його ламінаризації і зростання термічного опору в пристінному шарі. Експериментальне дослідження режимів ПТВ в трубах, кільцевих каналах та імітаторі 3-стрижневої тепловидільної збірки (ТВЗ) показало, що, всупереч поширеному висновку про неможливість таких режимів при опускному русі теплоносія (і води при надкритичному тиску, зокрема), вони при певних умовах, мають місце і в цьому випадку, але при більшому тепловому навантаженні каналу. Інший важливий висновок полягає в тому, що ПТВ небезпечна, перш за все, не стільки високим абсолютним рівнем температури стінки, скільки її великою залежністю від навіть незначної зміни режимних параметрів. Інший важливий висновок полягає в тому, що ПТВ небезпечна, перш за все, не стільки високим абсолютним рівнем температури стінки, скільки її великою залежністю від навіть незначної зміни режимних параметрів. Для ітераційного розрахунку температурного режиму в трубах, кільцевих каналах та в імітаторі 3-стрижневої ТВЗ при підйомному та опускному русі води НКТ розроблено систему з двох кореляційних рівнянь. Розроблено залежність для розрахунку густини теплового потоку qb, вище якого настає погіршення тепловіддачі в трубах, в кільцевих каналах і в імітаторі 3-стрижневої ТВЗ. На основі досліджень закономірностей впливу теплофізичних факторів на теплопередавальну спроможність отримано залежності для визначення основних теплотехнічних характеристик систем пасивного тепловідведення випаровувально-конденсацыйного типу (ВКТ). Сформульовані основні положення і принципи теплових розрахунків відповідно до характерних теплових схем таких систем. Отримано залежності для визначення оптимального співвідношення довжин зон, при якому теплообмінна система має мінімальний термічний опір теплопередачі. На основі виконаних досліджень теплотехнічних характеристик модельних зразків довгомірних теплопроводів ВКТ встановлено їх високу теплопередавальну здатність, сталу і надійну роботу, а також відповідність їх теплопередавальної здатності рівню теплових навантажень для систем тепловідведення та теплового захисту, які можуть бути створені на базі подібних теплопередавальних елементів. Вогневі дослідження теплотехнічних характеристик модельних зразків теплопередавальних елементів ВКТ в умовах температурного режиму пожежі показали, що межа вогнестійкості теплопередавальних елементів (ТЕ) ВКТ з вогнезахисним покриттям товщиною приблизно 5 мм, металоконструкцій з таким же покриттям і споряджених ТЕ ВКТ перевищила 1 годину, тоді як для металевих конструкцій з таким же покриттям тієї ж товщини, але без спорядження їх ТЕ, межа вогнестійкості склала близько 15 хвилин. Розроблено специфічні технологічні рішення щодо забезпечення ефективності та надійності функціонування пасивних систем теплопередачі ВКТ. Розроблено оригінальні схемно-конструктивні рішення пасивних систем теплопередачі ВКТ для підтримання цілісності бар'єрів безпеки ядерних реакторів, для безпечного зберігання відпрацьованого ядерного палива в сховищах, а також для теплового захисту будівельних металоконструкцій енергооб'єктів в екстремальних умовах, які захищені патентами України. Опис продукції Методики визначення теплогідравлічних характеристик потоку теплоносія надкритичного тиску (НКТ) в трубах, кільцевих каналах і 3-стрижневому тепловиділяючому пучку (ТВП) призначені для визначення безпечних теплових навантажень і передбачення та попередження погіршеної тепловіддачі, що веде до руйнування технологічних каналів в активній зоні ядерного реактора.Методики розрахунку і раціонального проектування високоефективних систем пасивного тепловідведення призначені для підсилення бар'єрів безпеки в атомній енергетиці..Системи пасивного тепловідведення являють собою теплообмінні пристрої та апарати, в яких теплопередача здійснюється за рахунок теплоти фазового переходу двофазного теплоносія, який циркулює в замкнутих випаровувально-конденсаційних контурах. Автори роботи Вознюк М. М. Гершуні О.Н. Ніщик О. П. Неїло Р. В. Письменний Є. М. Розумовський В.Г. Трокоз Я. Є. Додано в НРАТ 2020-04-02 Закрити