Разработка методов расчета теплообмена и кризисов кипения в дисперсно-кольцевых двухфазных потоках

Проект направлен на разработку приближенных физических моделей основных процессов, определяющих взаимодействие парокапельного ядра потока с пристенной жидкой пленкой и условия теплообмена дисперсно-кольцевого двухфазного потока в обогреваемых каналах. Задачи проекта логически вытекают из исследований, выполненных коллективом исполнителей в рамках двух предшествующих проектов, поддержанных грантами РФФИ №10-08-00609а и №13-08-0266а. Программа исследований предусматривает проведение анализа особенностей механизмов уноса и осаждения капель в области очень высоких приведенных давлений (более 0.5 от критического) и построение расчетного уравнения для распределения жидкости по сечению канала в этих условиях; при этом будут использованы результаты, полученные в рамках действующего проекта. Таким образом, в случае успешного выполнения этой задачи с учетом результатов, достигнутых при выполнении текущего проекта (грант РФФИ №13-08-0266а), физически обоснованные методы расчета характеристик дисперсно-кольцевых потоков будут построены для диапазона отношений плотностей газа и жидкости от 0.00016 (гелий-вода, 0.1 МПа) до 0.22 (воздух-вода, 20 МПа).На этой основе планируется рассчитывать расход жидкости в пленке для пароводяных потоков при умеренных и высоких приведенных давлениях (3-20МПа) и использовать эти данные для определения условий ее высыхания (наступления кризиса). Анализ этих условий с учетом влияния на процессы уноса и осаждения капель турбулентной диффузии в парокапельном потоке, состояния поверхности пленки и поперечного потока пара позволит разработать модели и методы расчета КТП для пароводяных потоков при положительных относительных энтальпиях применительно к таблицам рекомендуемых значений “The 1996 look-up table of the critical heat flux and post-dryout heat transfer” by D.C Groeneveld, L.K.H. Leung, P.L. Kirillov et al.Программа исследований включает также проведение экспериментов на двух стендах, имеющихся в распоряжении исполнителей. Один из них предназначен для изучения теплообмена при высоких скоростях течения хладонов в каналах малого диаметра при давлениях 0.3-0.9 от критического; другой – для исследований теплогидравлических характеристик контура естественной циркуляции воды при атмосферном давлении. Полученные экспериментальные данные будут использованы при разработке методов расчета теплообмена в дисперсно-кольцевых двухфазных потоках, а также при создании модели кризиса кипения в каналах при положительных относительных энтальпиях потока в области умеренных и высоких приведенных давлений.