Теплообмен при течении воды сверхкритического давления в трубе в режимах с изменением тепловой нагрузки

Представлены результаты численного моделирования теплообменных процессов при течении воды сверхкритического давления в вертикальной обогреваемой трубе в нестационарных режимах с изменением тепловой нагрузки....

Ausführliche Beschreibung

Gespeichert in:

Bibliographische Detailangaben
Datum:	2016
Hauptverfasser:	Авраменко, А.А., Ковецкая, М.М., Кондратьева, Е.А., Тыринов, А.И.
Format:	Artikel
Sprache:	Russian
Veröffentlicht:	Інститут технічної теплофізики НАН України 2016
Schriftenreihe:	Промышленная теплотехника
Schlagworte:	Тепло- и массообменные процессы
Online Zugang:	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/142247
Tags:	Tag hinzufügen Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Zitieren:	Теплообмен при течении воды сверхкритического давления в трубе в режимах с изменением тепловой нагрузки / А.А. Авраменко, М.М. Ковецкая, Е.А. Кондратьева, А.И. Тыринов // Промышленная теплотехника. — 2016. — Т. 38, № 1. — С. 15-24. — Бібліогр.: 12 назв. — рос.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	irk-123456789-142247
record_format	dspace
spelling	irk-123456789-1422472018-10-02T01:23:14Z Теплообмен при течении воды сверхкритического давления в трубе в режимах с изменением тепловой нагрузки Авраменко, А.А. Ковецкая, М.М. Кондратьева, Е.А. Тыринов, А.И. Тепло- и массообменные процессы Представлены результаты численного моделирования теплообменных процессов при течении воды сверхкритического давления в вертикальной обогреваемой трубе в нестационарных режимах с изменением тепловой нагрузки. Представлено результати чисельного моделювання теплообмінних процесів плину води надкритичного тиску в вертикальній трубі, що обігрівається, в нестаціонарних режимах зі зміною теплового навантаження. The results of numeral simulations of heat transfer processes are presented for the flow of supercritical water in the vertical heated pipe in nonstationary conditions with a modification of thermal loading. 2016 Article Теплообмен при течении воды сверхкритического давления в трубе в режимах с изменением тепловой нагрузки / А.А. Авраменко, М.М. Ковецкая, Е.А. Кондратьева, А.И. Тыринов // Промышленная теплотехника. — 2016. — Т. 38, № 1. — С. 15-24. — Бібліогр.: 12 назв. — рос. 0204-3602 DOI: https://doi.org/10.31472/ihe.1.2016.02 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/142247 621.039.5:536.24 ru Промышленная теплотехника Інститут технічної теплофізики НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Russian
topic	Тепло- и массообменные процессы Тепло- и массообменные процессы
spellingShingle	Тепло- и массообменные процессы Тепло- и массообменные процессы Авраменко, А.А. Ковецкая, М.М. Кондратьева, Е.А. Тыринов, А.И. Теплообмен при течении воды сверхкритического давления в трубе в режимах с изменением тепловой нагрузки Промышленная теплотехника
description	Представлены результаты численного моделирования теплообменных процессов при течении воды сверхкритического давления в вертикальной обогреваемой трубе в нестационарных режимах с изменением тепловой нагрузки.
format	Article
author	Авраменко, А.А. Ковецкая, М.М. Кондратьева, Е.А. Тыринов, А.И.
author_facet	Авраменко, А.А. Ковецкая, М.М. Кондратьева, Е.А. Тыринов, А.И.
author_sort	Авраменко, А.А.
title	Теплообмен при течении воды сверхкритического давления в трубе в режимах с изменением тепловой нагрузки
title_short	Теплообмен при течении воды сверхкритического давления в трубе в режимах с изменением тепловой нагрузки
title_full	Теплообмен при течении воды сверхкритического давления в трубе в режимах с изменением тепловой нагрузки
title_fullStr	Теплообмен при течении воды сверхкритического давления в трубе в режимах с изменением тепловой нагрузки
title_full_unstemmed	Теплообмен при течении воды сверхкритического давления в трубе в режимах с изменением тепловой нагрузки
title_sort	теплообмен при течении воды сверхкритического давления в трубе в режимах с изменением тепловой нагрузки
publisher	Інститут технічної теплофізики НАН України
publishDate	2016
topic_facet	Тепло- и массообменные процессы
url	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/142247
citation_txt	Теплообмен при течении воды сверхкритического давления в трубе в режимах с изменением тепловой нагрузки / А.А. Авраменко, М.М. Ковецкая, Е.А. Кондратьева, А.И. Тыринов // Промышленная теплотехника. — 2016. — Т. 38, № 1. — С. 15-24. — Бібліогр.: 12 назв. — рос.
series	Промышленная теплотехника
work_keys_str_mv	AT avramenkoaa teploobmenpritečeniivodysverhkritičeskogodavleniâvtrubevrežimahsizmeneniemteplovojnagruzki AT koveckaâmm teploobmenpritečeniivodysverhkritičeskogodavleniâvtrubevrežimahsizmeneniemteplovojnagruzki AT kondratʹevaea teploobmenpritečeniivodysverhkritičeskogodavleniâvtrubevrežimahsizmeneniemteplovojnagruzki AT tyrinovai teploobmenpritečeniivodysverhkritičeskogodavleniâvtrubevrežimahsizmeneniemteplovojnagruzki
first_indexed	2025-07-10T14:31:23Z
last_indexed	2025-07-10T14:31:23Z
_version_	1837270710214459392
fulltext	ISSN 0204-3602. Пром. теплотехника, 2016, т. 38, №1 15 ТЕПЛО- И МАССООБМЕННЫЕ ПРОЦЕССЫ УДК 621.039.5:536.24 ТЕПЛООБМЕН ПРИ ТЕЧЕНИИ ВОДЫ СВЕРХКРИТИЧЕСКОГО ДАВЛЕНИЯ В ТРУБЕ В РЕЖИМАХ С ИЗМЕНЕНИЕМ ТЕПЛОВОЙ НАГРУЗКИ Авраменко А.А., член-корреспондент НАН Украины, Ковецкая М.М., к.т.н., Кондратьева Е.А., к.т.н., Тыринов А.И., к.т.н. Институт технической теплофизики НАН Украины, ул. Желябова, 2 а, Киев, 03680, Украина Представлено результати чисельного моделювання тепло- обмінних процесів плину води надкритичного тиску в вертикальній трубі, що обігрівається, в нес- таціонарних режимах зі зміною теплового навантаження. Библ. 12 , рис. 8. Ключевые слова: численное моделирование, вертикальная труба, сверхкритическое давление, нестационарный режим. Введение Систематические исследования течения воды в каналах при высоких (близких к крити- ческим) давлениях и температурах начались в середине прошлого века. Интерес к этим иссле- дованиям не ослабевает как с точки зрения по- лучения фундаментальных знаний о природе и свойствах флюида, так и в связи с перспективой его практического использования. В частности обсуждается вопрос использования воды сверх- критического давления в атомной энергетике для охлаждения активной зоны ядерных реакторов Представлены результаты чис- ленного моделирования теплооб- менных процессов при течении воды сверхкритического давления в вертикальной обогреваемой трубе в нестационарных режимах с измене- нием тепловой нагрузки. The results of numeral simulations of heat transfer processes are presented for the flow of supercritical water in the vertical heated pipe in nonstationary conditions with a modification of thermal loading. Gk – генерация турбулентной энергии; g – ускорение свободного падения; h – энтальпия; k − кинетическая энергия турбулентности; Pr – число Прандтля; p – давление; q – плотность теплового потока; S – тензор скоростей деформации; s – постоянная, равная 0.97; T – температура; V – вектор скорости теплоносителя; w – скорость; y – поперечная координата; z – продольная координата; δnm – тензор Кронекера второго ранга; ε − скорость диссипации; k  – орт; μ – вязкость; ρ – плотность. Индексы: вх – входной параметр; ж – жидкость; eff – эффективный; k – кинетический; t – турбулентный; ε – относится к скорости диссипации. IV поколения [1-3]. Однако переход на сверхкритическое дав- ление теплоносителя в энергетике связан с ря- дом теплофизических проблем, одной из кото- рых является определение безопасной области тепловых нагрузок, исключающих возникнове- ние режимов ухудшенной теплоотдачи. Такие режимы возникают в обогреваемых каналах при течении воды сверхкритического давления в об- ласти перехода от докритической к сверхкрити- ческой температуре. Исследованию условий воз- никновения режимов ухудшенной теплоотдачи, ISSN 0204-3602. Пром. теплотехника, 2016, т. 38, №116 ТЕПЛО- И МАССООБМЕННЫЕ ПРОЦЕССЫ которые сопровождаются резким локальным по- вышением температуры стенки канала, способ- ным вызвать ее разрушение, уделяется большое внимание [4-7]. Исследования гидродинамики и теплообмена при течении воды сверхкритического давления в вертикальных обогреваемых трубах показали, что возникновение режимов ухудшенного те- плообмена связано с изменением структуры по- тока, существенной деформацией профиля ско- рости, вызванной термическим ускорением потока вблизи стенки [8-10]. В работе [10] пред- ставлены результаты численного исследования теплообмена при течении воды сверхкрити- ческого давления в вертикальной обогреваемой трубе на основе RNG k-ε модели турбулентно- сти. Расчеты, выполненные для трубы диаметром 16 мм, длиной 4 м при давлении 24,5 МПа, массовой скорости 250 кг/(м2с), температурах на входе 200, 230, 250 оС показали, что мини- мальное значение параметра q/ρw, при котором возникают локальные области ухудшенного теплообмена, составило 1,2 кДж/кг. Возникнове- ние режимов ухудшенного теплообмена наблю- дается в области перехода к сверхкритической температуре и связано с существенной деформа- цией профиля скорости. Наиболее интересными, с точки зрения безопасности и надежности работы оборудова- ния, являются исследования нестационарных режимов, связанных с изменением тепловой нагрузки. Экспериментальных данных об условиях возникновения и развития режимов ухудшенного теплообмена при течении воды сверхкритического давления в каналах в не- стационарных режимах крайне мало. Так в экс- периментах [11] отмечается самопроизвольный рост температуры стенки трубы в течении 60 с при скачкообразном увеличении тепло- вой нагрузки от 0,29 до 0,34 МВт/м2 при массо- вой скорости 380 кг/м2с, температуре воды на входе 360 оС, давлении 24,5 МПа. Время обратного перехода от режима ухудшенного теплообмена к нормальному режиму при снижении тепловой нагрузки до значения 0,28 МВт/м2 составило 28 с. Наблюдались так- же аномальные режимы, при которых обратный переход от режима ухудшенного теплообмена к нормальному режиму при снижении тепловой нагрузки длился гораздо дольше, чем переход к режиму ухудшенного теплообмена при увели- чении тепловой нагрузки. В работе представлены результаты числен- ного моделирования теплообмена при течении воды сверхкритического давления в вертикаль- ной обогреваемой трубе в переходных режимах, обусловленных изменением тепловой нагрузки. Математическая модель Математическая модель, описывающая нестационарный процесс, включает систему уравнений сохранения массы, количества дви- жения и энергии теплоносителя, а также уравне- ния для кинетической энергии турбулентности и скорости диссипации энергии на основе RNG k-ε модели турбулентности [10]   ,0div    V t  (1)      eff nm I / 2 δ k , 3 TtV s V V p V V V F t t                                     eff nm I / 2 δ k , 3 TtV s V V p V V V F t t                                , (2)     eff eff I Pr2 th s h hV h t t S                      , (3)     I Pr2 efft k k s k kV k t t S                     , (4)     1 I , Pr2 effts V S t t S                        (5)   2 nm 2 δ , 3 T kG V V V           11 2 2 1 2 1,42, 1,6, ) 8,( ,k uu jiS x xj i S C G C k С С                    11 2 2 1 2 1,42, 1,6, ) 8,( ,k uu jiS x xj i S C G C k С С                    где F = ρg – подъемная сила, ∇ – тензорная ди- вергенция, ∇V– тензорный градиент, который преобразует вектор (тензор первого ранга) в тен- ISSN 0204-3602. Пром. теплотехника, 2016, т. 38, №1 17 ТЕПЛО- И МАССООБМЕННЫЕ ПРОЦЕССЫ зор второго ранга, (∇V)T – сопряженный тензор- ный градиент, Ӏ – дополнительное слагаемое, учитывающее нестационарность турбулентных процессов, δnm– тензор Кронекера второго ранга соответствующей размерности, μeff = μt+ μ – эф- фективная вязкость. Значение Preff определяется из уравнения eff ba b eff ba a eff b b a a               1 1 1 1 1 1 Pr Pr Pr Pr         11~14 2 1 1 dA d da         11~14 2 1 1 dA d db  22 1~   d dAd , где eff ba b eff ba a eff b b a a               1 1 1 1 1 1 Pr Pr Pr Pr         11~14 2 1 1 dA d da         11~14 2 1 1 dA d db  22 1~   d dAd , eff ba b eff ba a eff b b a a               1 1 1 1 1 1 Pr Pr Pr Pr         11~14 2 1 1 dA d da         11~14 2 1 1 dA d db  22 1~   d dAd , eff ba b eff ba a eff b b a a               1 1 1 1 1 1 Pr Pr Pr Pr         11~14 2 1 1 dA d da         11~14 2 1 1 dA d db  22 1~   d dAd , d – размерность пространства. Теплофизические свойства воды описывались согласно формуляции IF-97 [12]. eff ba b effba a eff b b a a             1 1 11 1 1 Pr Pr Pr Pr       11~142 1 1dAd da       11~142 1 1dAd db  22 1~   d dAd Результаты расчета Расчеты выполнены в вертикальной обо- греваемой трубе диаметром 16 мм, длиной 4 м. Ось z совпадает с осью трубы, начало координат совпадает с входным сечением. В качестве на- чального условия использовалось решение ста- ционарной задачи при давлении 24,5 МПа, мас- совой скорости 250 кг/(м2с), температуре воды на входе 200 оС. Увеличение тепловой нагрузки В режиме с увеличением тепловой мощнос- ти начальное значение плотности теплового по- тока на стенке трубы составляло 300 кВт/м2. За 2 с плотность теплового потока увеличивалась до 400 кВт/м2 по линейному закону и далее оста- валась на этом уровне. Общее время расчета со- ставило 60 с. На рис. 1 показано изменение во времени распределение температуры стенки по длине трубы. Рис. 1. Изменение во времени температуры стенки по длине трубы. В исходном состоянии реализуется ре- жим нормального теплообмена с равномерным увеличением температуры стенки по длине тру- бы. Начиная с 4 с, наблюдается формирование режима ухудшенного теплообмена с резким увеличением температуры стенки вблизи выход- ного сечения. Далее температура стенки увели- чивается, максимум температуры сдвигается к входному сечению. В конце переходного процес- са, длительность которого составляет 11 с, макси- мальное значение температуры стенки находится в сечении 3 м от входа. На рис. 2, 3 представлено изменение во времени профиля скорости тепло- носителя в сечениях 3 и 4 м от входа. ISSN 0204-3602. Пром. теплотехника, 2016, т. 38, №118 ТЕПЛО- И МАССООБМЕННЫЕ ПРОЦЕССЫ Рис. 2. Изменение профиля скорости в сечении 3 м от входа. Рис. 3. Изменение профиля скорости в сечении 4 м от входа. ISSN 0204-3602. Пром. теплотехника, 2016, т. 38, №1 19 ТЕПЛО- И МАССООБМЕННЫЕ ПРОЦЕССЫ В сечении 3 м от входа профиль скорости равномерно увеличивается и на 9 с приобре- тает М-образную форму с максимумом вбли- зи стенки. Это соответствует формированию режима ухудшенного теплообмена в этом сече- нии с максимальным значением температуры стенки (рис. 1) и температуры теплоносителя. В выходном сечении (рис. 3) картина другая. Уже на 6 с формируется М-образный профиль скорости, что приводит к резкому увеличению температуры стенки (рис. 1). На 7 с наблюда- ется резкое увеличение скорости как вблизи стенки, так и в середине трубы, а максимум температуры стенки перемещается в сече- ние 3,6 м. На 8 с наблюдается существенное уменьшение максимального значени скорости в выходном сечении, что отражается на профи- ле температуры теплоносителя (вблизи стен- ки температура резко увеличивается). При этом температура стенки имеет перегиб в сечении 3,6 м и резко увеличивается в выходном сече- нии (рис. 1). На 9 с наблюдается увеличение скорости в середине трубы в выходном се- чении, профиль скорости становится более равномерным (максимум вблизи стенки «размазывается»), турбулентные пульсации из середины потока проникают к стенке и тем- пература стенки падает. Зона ухудшенно- го теплообмена сдвигается к сечению 3 м от входа (рис. 1), где в это время формируется М-образный профиль скорости. Процесс ста- билизируется после 11 с. На рис. 4 представ- лено изменение во времени коэффициента теплоотдачи по длине трубы. Рис. 4. Изменение во времени коэффициента теплоотдачи по длинне трубы. В области резкого увеличения теплоем- кости теплоносителя наблюдается увеличение коэффициента теплоотдачи, который достигает максимального значения при переходе к сверх- критической температуре. Резкое уменьшение коэффициента теплоотдачи вызвано изменением структуры потока, термическим ускорением в пристенной области, снижением теплопереноса от стенки в середину потока, формированию об- ласти ухудшенного теплообмена в соответству- ющем сечении. Смещение области ухудшенного теплообмена к входному сечению сопровожда- ется смещением максимума и минимума коэф- фициента теплоотдачи в том же направлении. Интересно рассмотреть как протекает обратный процесс перехода от сверхкритических пара- ISSN 0204-3602. Пром. теплотехника, 2016, т. 38, №120 ТЕПЛО- И МАССООБМЕННЫЕ ПРОЦЕССЫ метров к докритическим в результате снижения тепловой мощности. Уменьшение тепловой нагрузки В режиме с уменьшением тепловой нагруз- ки начальное значение плотности теплового потока на стенке трубы 400 кВт/м2. В течении 2 с она падает до значения 300 кВт/м2 и далее не меняется. Параметры теплоносителя на входе в трубу такие же, как в режиме с увеличением тепловой нагрузки. На рис 5 показано изменение во времени температуры стенки по длине трубы. Рис. 5. Изменение во времени температуры стенки по длине трубы. За 11 с наблюдается переход от режима ухудшенного теплообмена к нормальному ре- жиму. Переход происходит более плавно по сравнению с предыдущим режимом. Максимум температуры сдвигается вниз по потоку от сече- ния 3 м от входа к выходному сечению и после 8 с резко уменьшается. Область ухудшенного теплообмена от сечения 3 м перемещается к вы- ходному сечению и после 10 с вовсе исчезает. На рис.6, 7 представлено изменение во вре- мени профилей скорости в сечениях 3 и 4 м от входа. В связи с уменьшением плотности тепло- вого потока на стенке скорость в трубе уменьша- ется. В сечении 3 м (рис. 6) профиль скорости изменяется от М-образного в начальный момент времени до равномерного в конце процесса. В сечении 4 м через 4 с профиль скорости дефор- мируется становится М-образным с максимумом вблизи стенки, что соответствует максимуму температуры стенки в этом сечении (рис. 5). Далее скорость вблизи стенки уменьшается быстрее, чем в середине канала, максимум скорости смещается к центру канала. Изменение во времени коэффициента теп- лоотдачи по длине трубы представлено на рис. 8. В режиме с падением нагрузки минимум и максимум коэффициента теплоотдачи сдви- гаются к выходному сечению. Если сравнить рис. 8 с рис. 4, то видно, что процесс изменения коэффициента теплоотдачи проходит в обрат- ном направлении. Однако конец процесса в режиме падения нагрузки не совпадает с нача- лом процесса в режиме наброса мощности. Минимум коэффициента теплоотдачи в конце процесса на рис. 8 существенно меньше, чем на рис. 4 в начале процесса, что свидетель- ствует о небольшом гистерезисе процесса пере- хода к сверхкритической температуре и обратно. ISSN 0204-3602. Пром. теплотехника, 2016, т. 38, №1 21 ТЕПЛО- И МАССООБМЕННЫЕ ПРОЦЕССЫ Рис. 6. Изменение профиля скорости в сечении 3 м от входа. Рис. 7. Изменение профиля скорости в сечении 4 м от входа. ISSN 0204-3602. Пром. теплотехника, 2016, т. 38, №122 ТЕПЛО- И МАССООБМЕННЫЕ ПРОЦЕССЫ Рис. 8. Изменение во времени коэффициента теплоотдачи по длинне трубы. Выводы 1. С увеличением плотности теплового потока профиль скорости существенно деформи- руется, приобретает М-образную форму с макси- мумом вблизи стенки. Возникновение режимов ухудшенного теплообмена связано с изменением структуры потока, существенной деформаци- ей профиля скорости, вызванной термическим ускорением потока вблизи стенки, что суще- ственно снижает отвод теплоты от стенки в ядро потока. 2. Длительность переходных процессов как при увеличении, так и при уменьшении мощ- ности практически совпадает и составляет 11 с. Переход от режима ухудшенного теплообмена к нормальному режиму происходит более плав- но, по сравнению с переходом от нормального режима к режиму ухудшенного теплообмена. При обратном переходе к режиму нормального теплообмена коэффициент теплоотдачи полно- стью не восстанавливается (минимум значитель- но ниже), что свидетельствует о незначительном гистерезисе переходного процесса. ЛИТЕРАТУРА 1. Кириллов П.Л. Водоохлаждаемые реак- торы на воде сверхкритических параметров// Теплоэнергетика. – 2008. – №5. – С.2–5. 2. Cao L., Oka Y., Ishiwatari Y., Shang Z. Core Design and Subchannel Analysis of a Superfast Reactor// Journal of Nuclear Science and Technology. – 2008. – v.45, № 2. – P.138–148 3. Власенко Н.И., Годун О.В., Кирьянчук В.Н. Сравнительная оценка инновационных вариан- тов открытого ядерно-топливного цикла в Укра- ине//Ядерна та радіаційна безпека. – 2014. – Т.3,№63. –С.10–13. 4. Pioro I.L., Khartabil H.F., Duffey R.B. Heat transfer to supercritical fluids flowing in channels – empirical correlation (survey)// Nucl. Eng. Design. – 2004. – v.230. – P.69–91 5. Грабежная В.А., Кириллов П.Л. Тепло- обмен при сверхкритических давлениях и границы ухудшения теплообмена// Теплоэнерге- тика.–2006. – №4. – С.46–51. 6. Yang X., Su G.H., Tian W, Wang J., Qiu S. Numerical study on flow and heat transfer characteristics in the rod bundle channels under super critical pressure condition// Annals of Nuclear Energy. – 2010. – 37. – Р.1723–1734 7. Gu Y.Y., Cheng X., Yang Y.H. CFD analysis of thermal – hydraulic behavion of supercritical water ISSN 0204-3602. Пром. теплотехника, 2016, т. 38, №1 23 ТЕПЛО- И МАССООБМЕННЫЕ ПРОЦЕССЫ in sub –channels// Nucl. Eng. Des.– 2010. – 240(2). – Р.364–374 8. Силин В.А., Семечков Ю.М., Алексеев П.Н., Митькин В.В. Исследование теплообмена и гидравлического сопротивления при течении воды сверхкритических параметров примени- тельно к реакторным установкам// Атомная энер- гия. – 2010. – т.108, №6. – С.340–347 9. Курганов В.А. Теплообмен в трубах при сверхкритических давлениях теплоносителя// Труды РНКТ-4. – 2006. – т.1. – С.74–83 10. Авраменко А.А., Ковецкая М.М., Кондра- тьева Е.А., Тыринов А.И. Исследование режи- ма ухудшенного теплообмена при течении воды сверхкритических параметров в трубе// Про- мышленная теплотехника. – 2015. –т.37, №1. – С.29 11. Алексеев Г.В., Силин В.А., Смирнов А.М., Субботин В.И. Исследование температурных режимов стенки трубы при теплосъеме водой сверхкритического давления// Теплофизика высоких температур.– 1976. – т.14, №4. – С.769– 774 12. Александров А.А., Орлов К.А., Очков В.Ф. Теплофизические свойства рабочих веществ теплоэнергетики. М.: Изд. Дом МЭИ. – 2009. – 224 с. ISSN 0204-3602. Пром. теплотехника, 2016, т. 38, №124 ТЕПЛО- И МАССООБМЕННЫЕ ПРОЦЕССЫ HEAT TRANSFER OF SUPERCRITICAL PRESSURE FLOW IN PIPE WITH CHANGING THERMAL LOAD A.A. Avramenko, М.М. Kovetskaya, E.A. Kondratieva, A.I. Tyrinov Institute of Engineering Thermophysics of the National Academy of Sciences of Ukraine, 03057, Kiev, vul. Zhelyabova 2a, Ukraine. This paper analyzes the processes of heat transfer for the flow of supercritical water in the vertical heated pipe. Numerical study of the processes was based on the k-ε RNG turbulence model. The results of simulations allow analyzing thermophysical and hydrodynamic character. The results of numeral simulations of heat transfer processes in nonstationary conditions with a modification of thermal loading are presented. Key words: numerical modeling, vertical pipe, supercritical pressure. References 12, fig. 8. 1. Kirillow P.L. Water cooled reactors on water of supercritical parameters // Teploenergetika. – 2008. – №5. – P.2-5.(Rus.) 2. Cao L., Oka Y., Ishiwatari Y., Shang Z. Core Design and Subchannel Analysis of a Superfast Reactor // Journal of Nuclear Science and Technology. – 2008. – V.45, № 2. – P.138–148. 3. Vlasenko N.I., Godun O.V., Kiryanchuk V.N. Comparative estimation of innovative variants of an open nuclear-fuel cycle in Ukraine // Nuclear and radiating safety. – 2014. – V.3, №63. – P.10–13. (Rus.) 4. Pioro I.L., Khartabil H.F., Duffey R.B. Heat transfer to supercritical fluids flowing in channels – empirical correlation (survey)// Nucl. Eng. Design. – 2004. – V.230. – P. 69–91. 5. Grabezhnaya V.A., Kirillow P.L. Heat exchange at supercritical pressure and borders of deterioration of heat exchange // Teploenergetika. – 2006. – №4. – P.46 – 51.(Rus.) 6. Yang X., Su G.H., Tian W, Wang J., Qiu S. Numerical study on flow and heat transfer characteristics in the rod bundle channels under super critical pressure condition // Annals of Nuclear Energy. – 2010. – №37. – P. 1723–1734. 7. Gu Y.Y., Cheng X., Yang Y.H. CFD analysis of thermal – hydraulic behavior of supercritical water in sub –channels // Nucl. Eng. Des. . – 2010. – V.240, №2. – P. 364–374. 8. Silin V.A., Semechkov Yu. M., Alekseev P.N., Mitkin V.V. Research of heat exchange and hydraulic resistance at a water current supercritical parameters with reference to реакторным to installations // Nuclear energy. – 2010. – V.108, №6. – P. 340 – 347. (Rus.) 9. Kurganov V.A. Heat exchange in pipes at supercritical pressure of the heat-carrier // The works RNKT – 4. – 2006. – V. – P.74–83. (Rus.) 10. Avramenko A.A., Kovetskaya M.M., Kondratieva E.A., Tyrinov A.I. Research of modes of the worsened heat transfer for the flow of supercritical parameters in the vertical pipe // Promyshlennaya teploteknika. – 2015. – V.37, №1. – P.29 34.(Rus.) 11. Alekseev G.V., Silin V.A., Smirnov A.M., Subbotin V.I. Research of temperature modes of a wall of a pipe at теплосьёме water of supercritical pressure // Thermophysics of high temperatures. – 1976. – V.14, №4. – P. 769–774.(Rus.) 12. Aleksandrov A.A., Orlov K.A., Ochkov V.F. Thermal properties of working substances of power system. M.: MEI. – 2009. – 224p. Получено 27.10.2015 Received 27.10.2015

Теплообмен при течении воды сверхкритического давления в трубе в режимах с изменением тепловой нагрузки

Institution

Ähnliche Einträge