Верещагина Т.Н.1, Лемехов В.В.2, Моркин М.С.2
Газлифтный зонд является элементом системы контроля герметичности оболочек твэлов перспективного реактора, охлаждаемого свинцовым теплоносителем. Его назначение — измерение активности газообразных продуктов деления в теплоносителе и определение области расположения наиболее повреждённой ТВС.
Время прохождения газообразных продуктов деления от дефекта до места измерения активности зависит от расхода теплоносителя через газлифтный зонд. Поскольку большинство продуктов деления имеет короткий период полураспада, то время их доставки в измерительную емкость должно быть минимальным. Поэтому расчет расхода теплоносителя, а также времени прохождения газообразных продуктов деления в подъемном тракте ГЛЗ является актуальной задачей.
В статье приведена методика расчета гидравлики газлифтного зонда. Приведены результаты расчетов движущего напора и гидравлических потерь давления в контуре циркуляции при стендовых испытаниях макета и в штатном положении газлифтного зонда в реакторе. Выполнен расчет прогнозируемого расхода теплоносителя через газлифтный зонд в условиях реактора. Получено существенное превышение прогнозируемого расхода теплоносителя по сравнению с расходом, достигнутым при стендовых испытаниях макета в НИКИЭТ, при одинаковом расходе газа. Обобоснованы причины этих различий.
1. Gurevich B. Theoretical prediction of the mass flow rates in the bubble pump. J. of Thermodynamics, 2019, vol. 22, no. 4, pp. 177–182.
2. Meng Q., Wang C., Chen Y., Chen J. A simplified CFD model for air-lift artificial upwelling. Ocean Engineering, 2013, no. 72, pp. 267–276.
3. Wang Z., Kang Y., Wang X., et all. Investigation of the hydrodynamics of slug flow in airlift pumps. Chines Journal of Chemical Engineering, 2018, vol. 26, no. 12, pp. 2391–2402.
4. Kalenik M. Investigations of hydraulic operating conditions of air lift pump with three types of air-water mixers. Ann. of Warsaw University of Life Sciences, 2015, pp. 69–85.
5. Zhang T., Zhao B., Wang J. Mathematical models for macro-scale mass transfer in airlift loop reactors. Chemical Eng. J., 2006, no. 119, pp. 19–26.
6. Zhang N., Wang T. et all. Self-oscillations in an airlift reactor. Chemical Eng. J., 2010, no. 160,
pp. 277–283.
7. Lukis N.L., Sijacki I.M. et all. Enhanced hydrodynamics in novel external airlift reactor with self-agitated impellers. J. of the Taiwan Inst. of Chemical Engineers, 2016, no. 68, pp. 40–50.
8. Moudoud N., Rihani R., Bentahar F., Legrand J. Global hydrodynamic of hybrid external loop airlift reactor: Experiments and CFD modeling. Chemical Engineering & Processing: Process Intensification, 2018, no. 129, pp. 118–130.
9. Ziegenhein T., Zalucky J., Lucas D. On the hydrodynamics of airlift reactors, Part 1: Experiments. Chemical Engineering Science, 2016, vol. 150, pp. 54–65.
10. Luo L., Liu F., Xu Y., Yuan J. Hydrodynamics and mass transfer characteristics in an internal loop airlift reactor with different spragers. Chemical Engineering Journal, 2011, no. 175, pp. 494–504.
11. Khericha S., Loewen E. Lead coolant test facility — design concept and requirements. Nuclear Engineering and Design, 2011, no. 241, pp. 3008–3016.
12. Amborsini W., Azzati M., Benamati G. et all. Testing and qualification of CIRCE instrumentation based on bubble tubes. Journal of Nuclear Materials, 2004, no. 334, pp. 293–298.
13. Foletti C., Scadozzo G., Tarantino M. et all. ENEA experience in LBE technology. Journal of Nuclear Materials, 2006, vol. 356, pp. 264–272.
14. Benamati G., Foletti C., Forgione N. et all. Experimental study on gas-injection enhanced circulation performed with the CIRCE facility. Nuclear Engineering and Design, 2007, no. 237, pp. 768–777.
15. Zuo J., Tian W., Chen R. et all. Research on enchancement of natural circulation capability in lead-bismuth alloy cooled resctor by using gas-lift pump. Nuclear Engineering and Design, 2013, no. 263, pp. 1–9.
16. Shi L., Bing T., Wang W. Experemental investigation of gas lift pump in a lead-bismuth eutectic loop. Nuclear Engineering and Design, 2018, vol. 330, pp. 516—523.
17. Cinotti L., Gherardi G. The Pb–Bi cooled XADS status of development. J. Nucl. Mater., 2002, no. 301, pp. 8–14.
18. Yang C., Sho Z., Mao Z.S. Numerical simulation of multiphase reactors with continuous liquid phase. Capter 4. Airlift loop reactors. Beijing, China, Chemical industry press Publ., 2014. Pp. 153–230.
19. Евсеев А.Р. Экспериментальное исследование двухфазного потока в вертикальной трубе в режиме газлифта. Изв. Томского политехнического университета. Инжиниринг ресурсов, 2016, том 327, № 12, с. 45–53.
20. Уоллис Г. Одномерные двухфазные течения. М: Мир, 1972. 440 с.
21. Gaddis E.S., Vogelpohl A. Bubble formation in quiescent liquids under constant flow conditions. Chemical Engineering Science, 1986, vol. 41(1), pp. 97–105.
22. Броунштейн Б.И., Щеголев В.В. Гидродинамика, массо- и теплообмен в колонных аппаратах. Л.: Химия, 1988. 332 с.
23. Gerlach D., Alleborn N., Buwa V., Durst F. Numerical simulation of periodic bubble formation at a submerged orifice with constant gas flow rate. Chemical Engineering Science, 2007, no. 62, pp. 2109–2125.
24. Левич В.Г. Физико-химическая гидродинамика. М.: Государственное издательство физико-математической литературы, 1959. 700 с.
25. Кириллов П.Л., Юрьев Ю.С., Бобков В.П. Справочник по теплогидравлическим расчетам. М: Энергоатомиздат, 1990. 360 с.
26. Идельчик И.Е. Справочник по гидравлическим сопротивлениям. М: Машиностроение, 1992. 672 с.
