Исследование процессов теплообмена при высоких тепловых нагрузках в интересах создания систем охлаждения ядерных энергоустановок нового поколения

Отчет 79 с., 66 рис., 2 табл., 44 источн. СМЕШАННАЯ КОНВЕКЦИЯ, ТУРБУЛЕНТНОЕ ТЕЧЕНИЕ, ОБЪЕМНОЕ ТЕПЛОВЫДЕЛЕНИЕ, ЖИДКИЕ МЕТАЛЛЫ, РАСПЛАВЫ СОЛЕЙ, МАГНИТНАЯ ГИДРОДИНАМИКА, ПОПЕРЕЧНОЕ МАГНИТНОЕ ПОЛЕ Проведены экспериментальные исследования теплообмена при вынужденном течении ртути в вертикальной трубе, вставленной в канал квадратного сечения, заполненный ртутью, подключенного к петле естественной циркуляции. Рассмотрены три режима охлаждения: когда петля перекрыта, когда петля открыта для циркуляции ЖМ в зазоре без охлаждения и с охлаждением. Обнаружено, что наиболее эффективен теплообмен в режиме работы с контуром естественной циркуляции с охлаждением. Структура естественноконвективных потоков в отсутствии МП в зазоре имеет турбулентный характер, при наличии поперечного МП существенно меняется. Проведены экспериментальные исследования гидродинамики и теплообмена в спирально-винтовых каналах с помощью зондовых методов. Получен большой объем экспериментальных данных по полям скорости, температуры, интенсивностям температурных пульсаций в широком диапазоне режимных параметров. Экспериментально определена степень неоднородности распределения полей скорости и температуры в сечении канала – следствие влияния закрутки потока. Выполнено численное моделирование задачи в условиях эксперимента в инженерном пакете Comsol Multiphysics 5.6 и сопоставление полученных расчетных полей с экспериментальными данными. Экспериментально изучено поведение свободноконвективных структур электропроводной жидкости (жидкого металла) вблизи уединенного ТВЭЛа при воздействии поперечного магнитного поля и при наличии внешней охлаждаемой стенки, с постоянной температурой. В магнитном поле обнаружена анизотропия распределения интенсивности температурных пульсаций в сечении и предварительно определены границы магнитоконвективных пульсаций. В системе Comsol Multiphysics 5.6 создана численная модель задачи о свободной конвекции под действием объемного тепловыделения в замкнутом объеме жидкости. Проведена валидация модели путем сравнения рассчитанных безразмерных коэффициентов теплоотдачи в расплавах солей с эмпирическими зависимостями, полученными другими авторами. Рассмотрены принципы работы высокотемпературных тепловых труб на жидких металлах.