Физические особенности кризиса теплоотдачи 2-го рода в активной зоне ядерного реактора
Рассмотрены представления о физическом механизме и признаках наступления кризиса теплоотдачи 2-го рода при восходящем движении пароводяного потока в парогенерирующих каналах. Розглянуто уявлення про фізичний механізм та ознаки настання кризи тепловіддачи 2-го роду
 при висхідному русі парово...
Saved in:
| Published in: | Проблеми безпеки атомних електростанцій і Чорнобиля |
|---|---|
| Date: | 2012 |
| Main Authors: | , , , |
| Format: | Article |
| Language: | Russian |
| Published: |
Інститут проблем безпеки атомних електростанцій НАН України
2012
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/113339 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Физические особенности кризиса теплоотдачи 2-го рода в активной зоне ядерного реактора / И.Г. Шараевский, Н.М. Фиалко, Л.Б. Зимин, Н.И. Шараевская
 // Проблеми безпеки атомних електростанцій і Чорнобиля: наук.-техн. зб. — 2012. — Вип. 19. — С. 29-35. — Бібліогр.: 9 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1860238523717648384 |
|---|---|
| author | Шараевский, И.Г. Фиалко, Н.М. Зимин, Л.Б. Шараевская, Н.И. |
| author_facet | Шараевский, И.Г. Фиалко, Н.М. Зимин, Л.Б. Шараевская, Н.И. |
| citation_txt | Физические особенности кризиса теплоотдачи 2-го рода в активной зоне ядерного реактора / И.Г. Шараевский, Н.М. Фиалко, Л.Б. Зимин, Н.И. Шараевская
 // Проблеми безпеки атомних електростанцій і Чорнобиля: наук.-техн. зб. — 2012. — Вип. 19. — С. 29-35. — Бібліогр.: 9 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Проблеми безпеки атомних електростанцій і Чорнобиля |
| description | Рассмотрены представления о физическом механизме и признаках наступления кризиса теплоотдачи 2-го рода при восходящем движении пароводяного потока в парогенерирующих каналах.
Розглянуто уявлення про фізичний механізм та ознаки настання кризи тепловіддачи 2-го роду
при висхідному русі пароводяного потоку в парогенеруючих каналах.
Ideas regarding physical mechanism and approach’s indication of heat emission’s crisis of 2nd type
during ascending motion of vapour-water stream in steam-generating channels are reviewed.
|
| first_indexed | 2025-12-07T18:27:29Z |
| format | Article |
| fulltext |
ISSN 1813-3584 ПРОБЛЕМИ БЕЗПЕКИ АТОМНИХ ЕЛЕКТРОСТАНЦІЙ І ЧОРНОБИЛЯ 2012 ВИП. 19 29
УДК 621.039
И. Г. Шараевский, Н. М. Фиалко, Л. Б. Зимин, Н. И. Шараевская
Институт проблем безопасности АЭС НАН Украины, Киев
ФИЗИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ КРИЗИСА ТЕПЛООТДАЧИ 2-ГО РОДА
В АКТИВНОЙ ЗОНЕ ЯДЕРНОГО РЕАКТОРА
Рассмотрены представления о физическом механизме и признаках наступления кризиса теп-
лоотдачи 2-го рода при восходящем движении пароводяного потока в парогенерирующих каналах.
Ключевые слова: высыхание пленки; паросодержание; подавление пузырькового кипения;
унос; равновесная кривая; запас по кризису; пленочное кипение.
Результатами ряда известных экспериментальных работ было убедительно показано,
что деактивацию центров парообразования при кипении в тонкой пленке в условиях умень-
шения ее толщины нельзя объяснить только снижением температуры поверхности, обуслов-
ленным интенсификацией теплообмена в тонком слое кипящей жидкости. Известно, что пе-
регревы теплоотдающей поверхности ТВЭЛ в момент подавления кипения не только равны,
но в ряде случаев превышают перегревы, соответствующие устойчивому пузырьковому ки-
пению в большом объеме в тех же условиях. Для стекающих пленок жидкости было экспе-
риментально установлено, что существует область режимных параметров, при которых пу-
зырьковое кипение в тонкой пленке жидкости отсутствует, хотя в условиях большого объема
устойчивая генерация паровой фазы имеет место.
Известное предположение о том, что кипение жидкости прекращается тогда, когда
толщина пленки станет меньше критического размера парового зародыша, безусловно, за-
служивает внимания, хотя и требует дополнительной аргументации. Следует упомянуть, что
во всех экспериментах с дисперсно-кольцевой структурой двухфазного потока толщина при-
стенной пленки более чем на порядок превышала величину минимально возможного крити-
ческого радиуса парового зародыша во впадине микрошероховатости поверхности. Кроме
того, следует считать обоснованными также и модельные представления [1], связывающие
процесс подавления кипения в движущейся пленке с толщиной ее гидродинамического ла-
минарного подслоя. Вполне очевидно, что указанный параметр наряду с формированием
профиля температуры в этом подслое оказывает определяющее влияние именно на процесс
активации потенциальных центров парообразования.
Данные визуализации процесса кипения жидкостных пленок в условиях большого
объема убедительно свидетельствуют о специфике процесса генерации паровой фазы в этих
условиях. При толщинах пленки воды около 1 мм начинают появляться специфические цен-
тры парообразования, обладающие рядом особенностей. Так, если при пленках значительной
толщины паровые пузыри зарождаются и растут в фиксированных центрах парообразования,
то в более тонких слоях жидкости появляются паровые пузыри, перемещающиеся по тепло-
отдающей поверхности. Характерно, что новые пузыри этого типа возникают в местах раз-
рушения предыдущих. При этом частота генерации паровых ассоциаций этого типа суще-
ственно ниже, чем частота отрыва обычных пузырей. В условиях их разрушения в пленке
жидкости возникает характерный «кратер», образующий сухое пятно на поверхности нагре-
ва. Показательно, что этот тип паровых ассоциаций является самым устойчивым к подавле-
нию и всегда прекращает работу последним.
В отличие от обычно практиковавшимися интегрального подхода, при котором экспе-
риментально устанавливается только взаимосвязь между критической плотностью теплового
потока qкр (КТП) и значением паросодержания хкр в кризисном сечении парогенерирующего
канала (ПК), в [2] предложена, в целом, адекватная модель кризиса теплоотдачи примени-
тельно к условиям его возникновения в области верхней границы дисперсно-кольцевой стру-
© И. Г. Шараевский, Н. М. Фиалко, Л. Б. Зимин, Н. И. Шараевская, 2012
И. Г. ШАРАЕВСКИЙ, Н. М. ФИАЛКО, Л. Б. ЗИМИН, Н. И. ШАРАЕВСКАЯ
________________________________________________________________________________________________________________________
ISSN 1813-3584 ПРОБЛЕМИ БЕЗПЕКИ АТОМНИХ ЕЛЕКТРОСТАНЦІЙ І ЧОРНОБИЛЯ 2012 ВИП. 19 30
ктуры потока. Отличительной особенностью этой физической модели является использова-
ние в ней результатов анализа важнейшей гидродинамической характеристики дисперсно-
кольцевого потока, а именно распределения дисперсной влаги между его ядром и пленкой. С
этой целью в [2] эффективно использована предложенная Дж. Хьюитом диаграмма уноса, на
которой с использованием координат - относительный расход жидкости в ядре потока х3 =
Gядр/G в функции от массового паросодержания потока х1 - изображаются кривая гидродина-
мического равновесия в условиях адиабатного потока, а также линия полного расхода жид-
кости в ПК. Характерно, что ордината гидродинамического равновесия на указанной диа-
грамме уноса соответствует значению относительного расхода жидкости в ядре потока х3, а
разность ординат общего расхода жидкости и гидродинамического равновесия позволяет по-
лучить относительный расход жидкости в пленке х2. Вполне очевидно, что сумма значений
х1, х2 и х3 равна единице.
На рис 1 представлены подобные диаграммы уноса х3 = f (х1), отражающие физиче-
скую модель кризиса теплоотдачи 2-го рода [2] и обобщающие многие экспериментальные
результаты, полученные различными исследователями. Эти диаграммы соответствуют неко-
торым наиболее характерным сочетаниям значений режимных параметров процесса генера-
ции паровой фазы в обогреваемом цилиндрическом ПК (штриховыми линиями представлены
участки диаграмм уноса для равновесных условий).
Так, случай, представленный на рис. 1, а, соответствует уменьшению расхода жидко-
сти в пристенной пленке за счет испарения и динамического уноса с ее поверхности, причем
кипение в пленке отсутствует. Линия 1 в этом случае имеет такой же вид, как и для равно-
весного процесса. Образовавшаяся же при паросодержании х∆Р, соответствующем кризису
гидравлического сопротивления ПК, микропленка в зависимости от режимных параметров
высыхает без орошения или с орошением ее каплями, выпадающими из ядра потока. В пер-
вом случае процесс высыхания микропленки соответствует горизонтальной линии 2, которая
пересекается с линией 3, характеризующей изменение общего влагосодержания в потоке,
при паросодержании хгр
0. Горизонтальное положение линии 2 свидетельствует о том, что ко-
личество влаги в ядре потока при высыхании микропленки сохраняется неизменным. В слу-
чае высыхания микропленки при одновременном ее орошении кризис теплоотдачи возникает
не при хгр
0, а при хор > хгр
0 (линия 2').
Рис. 1. Структура диаграмм уноса в обогреваемом цилиндрическом ПК для различных тепло-
гидравлических условий в области верхней границы дисперсно-кольцевого режима течения
двухфазного парожидкостного потока в соответствии с моделью кризиса теплоотдачи 2-го рода
[2]: а, б, в - при наличии динамического уноса; г, д - при отсутствии динамического уноса; а, г - кипе-
ния в пристенной жидкостной пленке нет; б, д - на части ПК пленка кипит.
ФИЗИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ КРИЗИСА ТЕПЛООТДАЧИ
________________________________________________________________________________________________________________________
ISSN 1813-3584 ПРОБЛЕМИ БЕЗПЕКИ АТОМНИХ ЕЛЕКТРОСТАНЦІЙ І ЧОРНОБИЛЯ 2012 ВИП. 19 31
Рис. 1, б соответствует случаю, когда расход в пристенной жидкостной пленке снижа-
ется не только за счет испарения и динамического уноса, но также и ввиду пузырькового
уноса с ее поверхности. В этих условиях на части трубы пленка кипит, q < qкр
0. Поскольку
при совместном действии на начальном участке трубы испарения и пузырькового уноса
жидкая пленка истощается более интенсивно, чем в равновесном процессе, то до подавления
кипения при паросодержании хn расход в пленке будет изменяться в соответствии с линией
1, более крутой, чем аналогичный участок графика для равновесного процесса. В пределах
паросодержаний хn - хд из-за чрезмерного утонения пленки динамический унос отсутствует.
По этой причине содержание влаги в ядре потока сохраняется неизменным (линия 1' гори-
зонтальна). При х > хд процесс истощения пленки и возникновения кризиса теплообмена
протекает так же, как и в случае, изображенном на рис. 1, а.
Теплогидравлический режим ПК, соответствующий диаграмме уноса на рис. 1, в, в
целом, подобен двум предыдущим случаям. Вместе с тем динамический унос влаги из при-
стенной пленки отсутствует, поскольку q > qкр
0. Характерно, что в указанном режиме левая
ветвь диаграммы представляет собой круто наклонную прямую линию. При паросодержании
хn она переходит в горизонтальный участок 2, на протяжении которого при х’∆Р < х∆Р обра-
зуется микропленка, и при xкр < xгр
0 возникает кризис теплоотдачи 1-го рода. Максимальное
количество влаги в ядре потока из-за интенсивного пузырькового уноса при высоком зна-
чении q больше, чем в равновесном потоке.
Рис. 1, г соответствует теплогидравлическому режиму ПК в условиях, когда расход в
пленке уменьшается только в результате испарения, а динамический и пузырьковый уносы
отсутствуют. Вплоть до паросодержания х∆Р количество влаги в ядре потока сохраняется
неизменным, и диаграмма на этом участке паросодержаний имеет вид горизонтальный ли-
нии. При х > х∆Р высыхание микропленки протекает в соответствии с линией 2 (без ороше-
ния микропленки) или линией 2' (с орошением микропленки).
В качестве иллюстрации назревшей необходимости определенной корректировки мо-
дельных представлений [2] целесообразно рассмотреть диаграмму уноса, представленную на
рис. 1, д. Иллюстрируемый ею режим отличается от теплогидравлического режима, пред-
ставленного на рис. 1, г, тем, что на некотором участке трубы пристенная пленка кипит. Для
данного случая кипение в пленке соответствует условию q > qкр
0. Участок 1 (в пределах су-
ществования пузырькового уноса) представляет собой наклонную прямую линию. Согласно
[2], при х > хn после подавления кипения содержание влаги в ядре потока остается без изме-
нений вплоть до возникновения кризиса теплоотдачи 1-го рода при паросодержании xкр (ли-
ния 2). Таким образом, не только при q < qкр
0, но и при q > qкр
0 кризис теплоотдачи возника-
ет, согласно модели [2], именно при испарении пристенной микропленки, которая формиру-
ется соответственно при х∆Р или х’∆Р.
Вместе с тем с учетом результатов ряда отечественных и зарубежных эксперимен-
тальных работ, посвященных исследованию КТП в ПК в области высоких паросодержаний,
представляется необходимым скорректировать некоторые аспекты модельных представ-
лений [2] относительно ряда важных физических особенностей механизма кризисных явле-
ний в дисперсно-кольцевом режиме течения двухфазного потока. Прежде всего, опираясь на
результаты экспериментальных исследований процесса кипения в тонких жидкостных плен-
ках, выполненных В. И. Толубинским с сотрудниками [3, 4 и др.], эту корректировку модели
[2] необходимо выполнить относительно нижней и средней части области дисперсно-
кольцевой структуры. Следует подчеркнуть, что указанная область соответствует диапазону
паросодержаний, который простирается от величины хндк и заканчивается значением х∆Р. В
соответствии с модельным подходом [2], указанный диапазон паросодержаний дисперсно-
кольцевой структуры соответствует области тепловых потоков q > qкр
0 (рис. 2).
При этом в отношении характерных (с учетом специфики процесса генерации паровой
фазы при кипении в тонких жидкостных пленках) физических особенностей механизма
кризиса теплоотдачи в указанной части области дисперсно-кольцевого режима необходимо
И. Г. ШАРАЕВСКИЙ, Н. М. ФИАЛКО, Л. Б. ЗИМИН, Н. И. ШАРАЕВСКАЯ
________________________________________________________________________________________________________________________
ISSN 1813-3584 ПРОБЛЕМИ БЕЗПЕКИ АТОМНИХ ЕЛЕКТРОСТАНЦІЙ І ЧОРНОБИЛЯ 2012 ВИП. 19 32
Рис. 2. Качественный характер экспериментальной зависимо-
сти qкр = f (xкр) в ПК в соответствии с физической моделью
кризиса теплоотдачи 2-го рода [2]: 1 - область кризиса тепло-
отдачи 1-го рода; 2 - высыхание жидкой пленки с пузырь-
ковым уносом; 3 - высыхание неорошаемой пленки без пу-
зырькового уноса; 4 - высыхание орошаемой пленки; 5 – об-
ласть дисперсно-кольцевого режима течения.
отметить следующее. В настоящее время вопрос о механизме возникновения и развития кри-
зисных явлений в тонких (толщиной от нескольких десятков до нескольких сотен микромет-
ров) пристенных жидкостных пленочных структурах в дисперсно-кольцевом режиме течения
продолжает оставаться открытым. Показательно, что в отношении указанной области пока
нет единой точки зрения на механизм кризиса теплоотдачи в данном диапазоне параметров,
поскольку одни исследователи относят его к кризису пузырькового кипения, а другие – к
кризису высыхания. Характерно также и то, что указанная неопределенность в решающей
мере обусловлена нерешенными до настоящего времени проблемами контроля процесса ки-
пения в тонких жидкостных пленочных структурах. Существующие экспериментальные ме-
тоды зондирования двухфазных парожидкостных потоков, в особенности при высоких пара-
метрах теплоносителя в ПК, решения этой задачи не обеспечивают.
С учетом известных результатов экспериментальных работ, посвященных исследова-
нию механизма процесса кипения в тонких парожидкостных пленках, есть основания утвер-
ждать следующее. Во-первых, фактором, непосредственно обусловливающим кризис тепло-
отдачи в указанной части области дисперсно-кольцевого режима течения перед возникнове-
нием микропленки на стенке ПК нельзя считать только процесс испарения с поверхности
волн пристенных пленочных структур различной толщины (от сотен до десятков микромет-
ров), как это было первоначально постулировано в модели [2]. Во-вторых, непосредственной
причиной кризиса в указанной области нельзя считать также и пузырьковый унос с поверх-
ности этой пленки между гребнями волн.
Иллюстрации этого уноса и анализ соответствующих эффектов приведены в наших
недавних работах [5, 6]. С учетом результатов известных работ применительно к условиям
большого объема есть основания полагать, что основной причиной кризиса теплоотдачи в
указанном диапазоне паросодержаний потока следует считать переход от режима пузырько-
вого кипения в пристенном слое жидкости к режиму паровых пленок. Механизм последнего
отличается в соответствии с характерными особенностями физики генерации паровой фазы в
пристенных пленочных структурах дисперсно-кольцевого режима, характеризуемых наличи-
ем крупных волн, а также ряби на поверхности раздела фаз.
Оценивая в общем отличительные особенности физики кризисных явлений в пристен-
ной жидкостной пленке дисперсно-кольцевого режима течения в условиях, когда генерация
паровой фазы в пристенных пленочных структурах еще не подавлена, необходимо отметить
следующее. Основным фактором, определяющим специфику кризисного перехода от пу-
зырькового кипения к его пленочному режиму следует считать механизм пленочного кипе-
ния в тонком (от десятков до сотен микрометров) пристеночном слое жидкости. Есть осно-
вания полагать, что определяющей особенностью этого режима генерации паровой фазы яв-
ляется кипение с образованием характерных «кратеров», которое было обнаружено в [4] при
кипении в тонких пленках в условиях большого объема при атмосферном давлении.
ФИЗИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ КРИЗИСА ТЕПЛООТДАЧИ
________________________________________________________________________________________________________________________
ISSN 1813-3584 ПРОБЛЕМИ БЕЗПЕКИ АТОМНИХ ЕЛЕКТРОСТАНЦІЙ І ЧОРНОБИЛЯ 2012 ВИП. 19 33
Известной корректировки требуют также и модельные представления [2] относитель-
но характера теплогидравлических процессов в той части области верхней границы диспер-
сно-кольцевой структуры двухфазного парожидкостного потока, которая соответствует па-
росодержанию х > х∆Р (участок ВС на рис. 2). Указанная область дисперсно-кольцевой
структуры полностью соответствует условиям формирования на стенке ПК жидкостной мик-
ропленки толщиной в несколько микрометров [7], в которой процесс генерации паровой фа-
зы уже подавлен. Поэтому «кратерный» механизм кризиса теплоотдачи в этой микропленке
становится уже невозможным. В этой связи необходимо отметить, что наряду с исследо-
ваниями, проведенными в обоснование и развитие модели [2], за последние десятилетия вы-
полнен также обширный цикл отечественных и зарубежных работ, посвященных изучению
гидродинамических, а также тепло- и массообменных процессов, непосредственно обуслов-
ливающих переход дисперсно-кольцевого режима течения в дисперсный.
С учетом результатов этих исследований определенной корректировке подлежит так-
же и та часть физической модели [2], которая трактует основные факторы, обусловливающие
характер и специфику процесса уменьшения расхода жидкости в пристенной микропленке
при переходе дисперсно-кольцевого режима течения в дисперсный. При этом необходимо
учесть следующие наиболее важные физические аспекты этого перехода.
В настоящее время можно считать окончательно установленным, что постулиро-
ванная в [2] форма зависимости qкр = f (хкр) с характерным вертикальным участком ВС (см.
рис. 2) не является универсальной.
Анализ сил, действующих на каплю дисперсной влаги в потоке пара в дисперсно-
кольцевом режиме течения показал, что основными факторами, препятствующими осажде-
нию капель жидкости на пристенную жидкостную пленку, являются поток пара, отходящий
от стенки, а также сила Магнуса - Жуковского. Их сочетание и предопределяет характер ло-
кализации этой влаги в ближней или дальней зоне пристенной области.
Различная интенсивность процессов испарения в пристенной жидкостной микроплен-
ке, механического и пузырькового уноса массы с поверхности этой структуры, а также ее
орошения каплями дисперсной влаги обусловливается конкретным сочетанием значений ре-
жимных параметров процесса теплообмена и геометрических характеристик ПК. Это сочета-
ние и предопределяет конкретный характер предкризисной гидродинамики снижения расхо-
да в пристенной микропленке на границе перехода дисперсно-кольцевого режима течения в
дисперсный.
Характер предкризисной динамики микропленки обусловливается, кроме того, осо-
бенностями геометрии ПК, которые и предопределяют специфику соответствующего фраг-
мента экспериментальной зависимости qкр = f (хкр), а именно с вертикальным (линия ВС на
рис. 2), наклонным или вырожденным (как это следует, например, из данных [8, 9 и др.])
участком этой зависимости.
Граничным паросодержанием xгр следует считать ту его величину, при которой в со-
ответствующем диапазоне давлений и массовых скоростей потока имеет место: либо отсут-
ствие осаждения капель из ядра потока на пристеночную микропленку, либо взаимная ком-
пенсация уноса и выпадения на нее дисперсной влаги (последний из указанных двух частных
случаев как раз и соответствует условию D = B в известном дифференциальном уравнении
расхода жидкости в пристенной пленке для аксиальной координаты Z ПК с периметром P и
сечением A вида
)( BED
A
P
dZ
dGпл −−=
,
которое и постулируется в модели [2]).
При выработке эффективных подходов к решению проблемы раннего автоматиче-
ского обнаружения кризисных явлений в активных зонах ЯР, включая кризис теплоотдачи
2-го рода, определяющее значение имеет проблема выбора информативных диагностических
И. Г. ШАРАЕВСКИЙ, Н. М. ФИАЛКО, Л. Б. ЗИМИН, Н. И. ШАРАЕВСКАЯ
________________________________________________________________________________________________________________________
ISSN 1813-3584 ПРОБЛЕМИ БЕЗПЕКИ АТОМНИХ ЕЛЕКТРОСТАНЦІЙ І ЧОРНОБИЛЯ 2012 ВИП. 19 34
признаков. На их основе должна быть обеспечена высокая надежность распознавания
начальных фаз кризисных явлений в области верхней границы дисперсно-кольцевой струк-
туры двухфазного парожидкостного потока. Следует подчеркнуть, что распознавание кризи-
са теплоотдачи в области паросодержаний х > х∆Р должно быть обеспечено в условиях по-
давления процесса генерации паровой фазы в пристенной жидкостной микропленке на стен-
ке ПК. С учетом изложенного и на примере типичной диаграммы уноса, представленной на
рис. 3, целесообразно проанализировать специфику механизма снижения расхода в пристен-
ной жидкостной микропленке в области паросодержаний х > х∆Р.
Рис. 3. Оценка информационной значимости диагностиче-
ских параметров ПК в области верхней границы дисперсно-
кольцевого режима течения на основе характеристик диа-
граммы уноса для целей прогнозирования кризиса тепло-
отдачи 2-го рода: 1 – линия общего расхода жидкости в ПК;
2 – кривая гидродинамического равновесия.
Вполне очевидно, что в момент возникновения
кризиса теплоотдачи 2-го рода расход жидкости в при-
стенной микропленке равен нулю или близок к нему.
При этом с позиций физической модели [2] высыхание
пленки завершается при граничном паросодержании xгр
0
в момент, когда отсутствует как орошение пленки каплями влаги, так и пузырьковый унос.
При отсутствии орошения расход жидкости в ядре потока может только увеличиваться или,
по крайней мере, оставаться постоянным. Увеличение x3 имеет место только до точки О из-за
динамического уноса влаги из пленки. При более высоком паросодержании потока динами-
ческий унос прекращается, поскольку расход жидкости в пленке становится меньше равно-
весного. Указанное обстоятельство определяет постоянство расхода жидкости в ядре потока
в обогреваемом ПК при x1 > x1
0. При этом отсутствуют и динамический унос, и орошение,
т.е. влагообмен между ядром и пленкой. Таким образом, граничное паросодержание опреде-
ляется абсциссой точки пересечения А горизонтальной касательной к кривой гидродинами-
ческого равновесия с линией общего расхода жидкости в потоке.
Экспериментальные исследования, выполненные в адиабатных условиях и с обогре-
вом, показали, что при квазиравновесном процессе испарения пленки (умеренные значения
режимных параметров р = 3 - 10 МПа и G = 500 - 1500 кг/(м2⋅с)) до паросодержания, соответ-
ствующего максимальному расходу жидкости в ядре потока, показали, что обогрев ПК не
оказывает влияния на распределение влаги между ядром потока и пленкой. Это означает, что
при xвх < x1
0 граничное паросодержание xгр
0 не зависит от энтальпии потока на входе. Напро-
тив, при xвх > x1
0 расход жидкости в пленке оказывается большим при одном и том же паро-
содержании, чем в случае xвх < x1
0, что и приводит к высыханию пленки при более высоком
паросодержании xгр (точка М на рис. 3).
Таким образом, с позиций оценки информационной значимости тех диагностических
параметров, которые характеризуют процесс снижения расхода в пристенной жидкостной
микропленке, непосредственно предшествующий возникновению кризиса теплоотдачи 2-го
рода, необходимо заключить следующее.
Паросодержание x1
0, при котором достигается максимальный расход жидкости в ядре
потока, является интегральным диагностическим параметром, который обобщенно характе-
ризует предкризисную динамику ПК в области перехода дисперсно-кольцевого режима те-
чения в дисперсный.
Паросодержание x1
0 соответствует области кризиса гидравлического сопротивления и
является верхней границей образования микропленки на стенке ПК.
ФИЗИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ КРИЗИСА ТЕПЛООТДАЧИ
________________________________________________________________________________________________________________________
ISSN 1813-3584 ПРОБЛЕМИ БЕЗПЕКИ АТОМНИХ ЕЛЕКТРОСТАНЦІЙ І ЧОРНОБИЛЯ 2012 ВИП. 19 35
Возможность распознавания кризиса гидравлического сопротивления в ПК следует
считать одним из определяющих условий возможности прогнозирования кризиса теплоот-
дачи 2-го рода в области перехода дисперсно-кольцевого режима течения в дисперсный.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Александров М. В., Боришанский В. М. Существование пузырькового кипения в организованном
двухфазном потоке // ТВТ. - 1975. - Т. 13, №5. - С. 1035 - 1039.
2. Дорощук В. Е. Кризисы теплообмена при кипении воды в трубах. - 2-е изд. - М.: Энергоатомиздат,
1983. - 120 с.
3. Толубинский В. И. Теплообмен при кипении. - К.: Наук. думка, 1980. - 315 с.
4. Толубинский В. И., Антоненко В. А., Островский Ю. Н. Подавление пузырькового кипения в не-
подвижной пленке жидкости // ТВТ. - 1977. - Т. 15, № 4. - С. 825 - 827.
5. Шараевский И. Г., Фиалко Н. М., Зимин Л. Б., Меранова Н. О. Проблемы прогнозирования кризи-
са теплоотдачи в дисперсно–кольцевом режиме течения двухфазного парожидкостного потока //
Проблеми безпеки АЕС і Чорнобиля. – 2010. – Вип. 13. – С. 69 – 75.
6. Теплофизика безопасности атомных электростанций: монография / А. А. Ключников, И. Г. Шара-
евский, Н. М. Фиалко и др. – Чернобыль: Ин-т проблем безопасности АЭС НАН Украины, 2010. –
484 с.
7. Левитан Л. Л., Боревский Л. Я. Голография пароводяных потоков. - М.: Энергоатомиздат, 1989. -
152 с.
8. Кириллов П. Л., Богословская Г. П. Теплообмен в ядерных энергетических установках. - М.: Энер-
гоатомиздат, 2000. - 456 с.
9. Pioro, I .L. and Duffey, R. B., Heat Transfer and Hydraulic Resistance at Supercritical Pressures in Power
Engineering Applications, ASME Press, New York, NY, USA, 2007, 334 р.
І. Г. Шараєвський, Н. М. Фіалко, Л. Б. Зімін, Н. І. Шараєвська
ФІЗИЧНІ ОСОБЛИВОСТІ КРИЗИ ТЕПЛОВІДДАЧІ 2-ГО РОДУ
В АКТИВНІЙ ЗОНІ ЯДЕРНОГО РЕАКТОРУ
Розглянуто уявлення про фізичний механізм та ознаки настання кризи тепловіддачи 2-го роду
при висхідному русі пароводяного потоку в парогенеруючих каналах.
Ключові слова: висихання плівки; паровміст; придушення пузиркового кипіння; віднесення;
рівноважна крива; запас до кризи; плівкове кипіння.
I. G. Sharaevsky, N. M. Fialko, L. B. Zimin, N. I. Sharayevskaya
PHYSICAL FEATURES CRISIS OF HEAT TRANSFER OF THE 2ND KIND
IN THE CORE OF NUCLEAR REACTOR
Ideas regarding physical mechanism and approach’s indication of heat emission’s crisis of 2nd type
during ascending motion of vapour-water stream in steam-generating channels are reviewed.
Keywords: dryout; steam content; suppression of nucleare boiling; entrainment; equilibrium curve;
margin; film boiling
Надійшла 27.09.2011
Received 27.09.2011
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-113339 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 1813-3584 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-07T18:27:29Z |
| publishDate | 2012 |
| publisher | Інститут проблем безпеки атомних електростанцій НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Шараевский, И.Г. Фиалко, Н.М. Зимин, Л.Б. Шараевская, Н.И. 2017-02-07T15:53:36Z 2017-02-07T15:53:36Z 2012 Физические особенности кризиса теплоотдачи 2-го рода в активной зоне ядерного реактора / И.Г. Шараевский, Н.М. Фиалко, Л.Б. Зимин, Н.И. Шараевская
 // Проблеми безпеки атомних електростанцій і Чорнобиля: наук.-техн. зб. — 2012. — Вип. 19. — С. 29-35. — Бібліогр.: 9 назв. — рос. 1813-3584 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/113339 621.039 Рассмотрены представления о физическом механизме и признаках наступления кризиса теплоотдачи 2-го рода при восходящем движении пароводяного потока в парогенерирующих каналах. Розглянуто уявлення про фізичний механізм та ознаки настання кризи тепловіддачи 2-го роду
 при висхідному русі пароводяного потоку в парогенеруючих каналах. Ideas regarding physical mechanism and approach’s indication of heat emission’s crisis of 2nd type
 during ascending motion of vapour-water stream in steam-generating channels are reviewed. ru Інститут проблем безпеки атомних електростанцій НАН України Проблеми безпеки атомних електростанцій і Чорнобиля Проблеми безпеки атомних електростанцій Физические особенности кризиса теплоотдачи 2-го рода в активной зоне ядерного реактора Фізичні особливості кризи тепловіддачі 2-го роду в активній зоні ядерного реактору Physical features crisis of heat transfer of the 2nd kind in the core of nuclear reactor Article published earlier |
| spellingShingle | Физические особенности кризиса теплоотдачи 2-го рода в активной зоне ядерного реактора Шараевский, И.Г. Фиалко, Н.М. Зимин, Л.Б. Шараевская, Н.И. Проблеми безпеки атомних електростанцій |
| title | Физические особенности кризиса теплоотдачи 2-го рода в активной зоне ядерного реактора |
| title_alt | Фізичні особливості кризи тепловіддачі 2-го роду в активній зоні ядерного реактору Physical features crisis of heat transfer of the 2nd kind in the core of nuclear reactor |
| title_full | Физические особенности кризиса теплоотдачи 2-го рода в активной зоне ядерного реактора |
| title_fullStr | Физические особенности кризиса теплоотдачи 2-го рода в активной зоне ядерного реактора |
| title_full_unstemmed | Физические особенности кризиса теплоотдачи 2-го рода в активной зоне ядерного реактора |
| title_short | Физические особенности кризиса теплоотдачи 2-го рода в активной зоне ядерного реактора |
| title_sort | физические особенности кризиса теплоотдачи 2-го рода в активной зоне ядерного реактора |
| topic | Проблеми безпеки атомних електростанцій |
| topic_facet | Проблеми безпеки атомних електростанцій |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/113339 |
| work_keys_str_mv | AT šaraevskiiig fizičeskieosobennostikrizisateplootdači2gorodavaktivnoizoneâdernogoreaktora AT fialkonm fizičeskieosobennostikrizisateplootdači2gorodavaktivnoizoneâdernogoreaktora AT ziminlb fizičeskieosobennostikrizisateplootdači2gorodavaktivnoizoneâdernogoreaktora AT šaraevskaâni fizičeskieosobennostikrizisateplootdači2gorodavaktivnoizoneâdernogoreaktora AT šaraevskiiig fízičníosoblivostíkriziteplovíddačí2goroduvaktivníizoníâdernogoreaktoru AT fialkonm fízičníosoblivostíkriziteplovíddačí2goroduvaktivníizoníâdernogoreaktoru AT ziminlb fízičníosoblivostíkriziteplovíddačí2goroduvaktivníizoníâdernogoreaktoru AT šaraevskaâni fízičníosoblivostíkriziteplovíddačí2goroduvaktivníizoníâdernogoreaktoru AT šaraevskiiig physicalfeaturescrisisofheattransferofthe2ndkindinthecoreofnuclearreactor AT fialkonm physicalfeaturescrisisofheattransferofthe2ndkindinthecoreofnuclearreactor AT ziminlb physicalfeaturescrisisofheattransferofthe2ndkindinthecoreofnuclearreactor AT šaraevskaâni physicalfeaturescrisisofheattransferofthe2ndkindinthecoreofnuclearreactor |