Исследование теплогидравлических процессов в пористых средах с объемным энерговыделением

Представлен обзор методик расчета коэффициента гидравлического сопротивления и теплоотдачи при течении однофазного и двухфазного теплоносителя через шаровые засыпки. Получены систематизированные массивы экспериментальных данных по гидродинамике и теплообмену при течении теплоносителя в шаровой засыпке с объемным тепловыделением. Эксперименты проведены с двумя теплоносителями: дистиллированная вода, инженерная диэлектрическая жидкость Novec 7100. Параметры экспериментов следующие: пористость засыпки ε = 0,399, массовая скорость теплоносителя ρU = 20 ÷235 кг/(м2с) (для дистиллированной воды), ρU = 50 ÷350 кг/(м2с) (для Novec 7100), электрическая мощность индукционного нагрева до 15 кВт, тепловая мощность до 12 кВт. Представлены результаты экспериментов по кипению теплоносителя в шаровой засыпке, получены режимы с локальным кипением теплоносителя и с лавинообразным закипанием теплоносителя и интенсивным парообразованием на выходе шаровой засыпки. Экспериментально подтверждена возможность возникновения паровой пробки в шаровой засыпке, которая приводит к прекращению расхода теплоносителя и может привести к возникновению аварийной ситуации в случае применения шаровых засыпок из микротвэлов в ядерных реакторах. Определены критические параметры, при которых происходит запаривание шаровой засыпки. Выявлены расчетные соотношения, которые с удовлетворительной точностью обобщают экспериментальные данные и могут быть рекомендованы для проведения инженерных расчетов гидравлического сопротивления и теплоотдачи в шаровых засыпках с объемным тепловыделением