DOI: 10.55176/2414-1038-2021-4-121-130
Авторы
Шлепкин А.С., Морозов А.В.
Организация
АО «Государственный научный центр Российской Федерации – Физико-энергетический институт имени А.И. Лейпунского», Обнинск, Россия
Морозов А.В. – ведущий научный сотрудник, доктор технических наук.
Шлепкин А.С. – младший научный сотрудник. Контакты: 249033, Калужская обл., Обнинск, пл. Бондаренко, 1. Тел.: (910) 598-02-94; e-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в браузере должен быть включен Javascript..
Аннотация
В работе представлен обзор литературы по экспериментальному и расчетному исследованию процессов отвода тепла от обогреваемых поверхностей с использованием водовоздушной смеси. Показано резкое возрастание коэффициента теплообмена уже при добавлении воды с массовым содержанием 0,1 % в поток воздуха. Перечислены факторы, определяющие эффективность процесса теплообмена: форма струи водяного спрея, расстояние от точки выхода водовоздушного потока до теплообменной поверхности, характеристики теплообменной поверхности, способ формирования струи, размер капель и расположение точек выхода газокапельного потока. Показана слабая применимость имеющихся в литературе данных для расчетов охлаждения оребренных труб промышленных теплообменников с помощью водовоздушной смеси. Обосновано, что для установления наиболее оптимальных режимов охлаждения для каждой отдельной теплообменной поверхности необходимо проводить экспериментальные исследования, в силу сложности процессов передачи тепла и наличие большого числа влияющих факторов. Показано, что оребреные трубы теплообменников системы пассивного отвода тепла ВВЭР-1200 имеют ряд важных особенностей, влияющих на эффективность их охлаждения с помощью водовоздушной смеси. Разработана экспериментальная установка и предложена методика выполнения опытов для исследования данных процессов применительно к теплообменникам пассивной системы безопасности ВВЭР.
Ключевые слова
мелкодисперсный аэрозоль, водовоздушная смесь, комбинированное охлаждение, теплообменники, теплообмен, оребренные трубы
Полная версия статьи (PDF)
Список литературы
- Абед А.Н., Щеклеин С.Е., Пахалуев В.М. Интенсификация теплообмена воздушных теплообменников аварийного расхолаживания и сухих градирен АЭС с использованием водовоздушного аэрозоля (тумана). Труды ХV Международной конференции «Безопасность АЭС и подготовка кадров». Обнинск, 2018, с. 16–27.
- Yuting Jiang, Qun Zheng, Ping Dong, Jianhui Yao, Hai Zhang, Jie Gao. Conjugate heat transfer analysis of leading edge and downstream mist-air film cooling on turbine vane. International Journal of Heat and Mass Transfer, 2015, vol. 90, pp. 613–626. doi.org/10.1016/j.ijheatmasstransfer.2015.07.005.
- Yan Hou, Yujia Tao, Xiulan Huai, Yu Zou, Dongliang Sun. Numerical simulation of multi-nozzle spray cooling heat transfer. International Journal of Thermal Sciences, 2018, vol. 125, pp. 81–88. doi.org/10.1016/j.ijthermalsci.2017.11.011.
- Пахомов М.А., Терехов В.И. Интенсификация турбулентного теплообмена при взаимодействии туманообразной осимметричной струи с преградой. Прикладная механика и техническая физика, 2011, т. 52, № 1, с. 119–131.
- Agnieszka Cebo-Rudnicka, Zbigniew Malinowski, Andrzej Buczek. The influence of selected parameters of spray cooling and thermal conductivity on heat transfer coefficient. International Journal of Thermal Sciences, 2016, vol. 110, pp. 52–64. doi.org/10.1016/j.ijthermalsci.2016.06.031.
- Zhou Nianyong, Chen Fujiang, Cao Yuchun, Chen Mengmeng, Wang Yu. Experimental investigation on the performance of a water spray cooling system. Applied Thermal Engineering, 2017, vol. 112, pp. 1117–1128. doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2016.10.191.
- Niru Kumari, Vaibhav Bahadur, Marc Hodes, Todd Salamon, Paul Kolodner, Alan Lyons, Suresh V Garimella. Analysis of evaporating mist flow for enhanced convective heat transfer. International Journal of Heat and Mass Transfer, 2010, vol. 53, issue 15–16, pp. 3346–3356. doi.org/10.1016/j.ijheatmasstransfer.2010.02.027.
- Xie J.L., Tan Y.B., Duan F., Ranjith K., Wong T.N., Toh K.C., Choo K.F., Chan P.K. Study of heat transfer enhancement for structured surfaces in spray cooling. Applied Thermal Engineering, 2013, vol. 59, issue 1–2, pp. 464–472. doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2013.05.047.
- Назаров А.Д., Серов А.Ф., Терехов В.И. Влияние режима формирования капельной фазы импульсного аэрозоля на теплообмен. Труды «ИНТЕРЭКСПО ГЕО-СИБИРЬ». Новосибирск, 2014, т. 5, № 1, с. 239.
- Quinn C., Murray D.B., Persoons T. Heat transfer behaviour of a dilute impinging air-water mist jet at low wall temperatures. International Journal of Heat and Mass Transfer, 2017, no. 111, pp. 1234–1249. doi.org/10.1016/j.ijheatmasstransfer.2017.04.098.
- Malinowski Z., Cebo-Rudnicka A., Telejko T., Hadała B., Szajding A. Inverse method implementation to heat transfer coefficient determination over the plate cooled by water spray. Inverse Probl. Sci. Eng., 2015; vol. 23, issue 3, pp. 518–556. doi.org/10.1080/17415977.2014.923417.
- Shanno D.F. Conditioning of quasi-Newton methods for function minimization. Math. Comput., 1970, vol. 24, no. 111, pp. 647–656.
- Liu C.-S. Optimal algorithms and the BFGS updating techniques for solving unconstrained nonlinear minimization problems. J. Appl. Math., 2014, vol. 1, Article ID 324181. doi.org/10.1155/2014/324181.
- Quinn C., Murray D.B., Persoons T. The effect of liquid mass flow rate on heat transfer for an air-water atomizing mist jet. Proc. of the 15th International Heat Transfer Conference, IHTC-15, 2014, pp. 1.
- Li X.C., Zhou J., Aung K. On selection of reference temperature of heat transfer coefficient for complicated flows. Heat Mass Transf., 2009, vol. 45, pp. 633–643.
- Garbero M., Vanni M., Fritsching U. Gas/surface heat transfer in spray deposition processes. Intern. J. Heat Fluid Flow, 2006, vol. 27, pp. 105–122. doi.org/10.1016/j.ijheatfluidflow.2005.04.003.
- Lacour S.O.L., Trinquet F., Vendee P.E., Vallet A., Delahaye A., Fournaison L. Assessment of the wet area of a heat exchanger exposed to a water spray. Applied Thermal Engineering, 2018, vol. 128, pp. 434–443. doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2017.09.030.
- Chakraborty S., Rosen M.A., MacDonald B.D. Analysis and feasibility of an evaporative cooling system with diffusion-based sessile droplet evaporation for cooling microprocessors. Applied Thermal Engineering, 2017, vol. 125, pp. 104–110. doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2017.07.006.
УДК 66.045.12
Вопросы атомной науки и техники. Cерия: Ядерно-реакторные константы, 2021, выпуск 4, 4:11
