Лучинкин Н.А.1, Разуванов Н.Г.1, Полянская О.Н.1, Соколов М.А.2, Шенягин Е.М.2
Представлены результаты исследований гидродинамики и теплообмена при подъемном течении жидкого металла в вертикальной обогреваемой трубе без магнитного поля, а также при наличии поперечного магнитного поля. Работа выполнены на ртутном МГД стенде Объединенного института высоких температур РАН. Исследования проводились при однородном и неоднородном в сечении трубы обогреве. С применением микротермопарных зондов были получены профили осредненной скорости и температуры, распределения локальных коэффициентов теплоотдачи, пульсационные характеристики температуры как в поперечном сечении, так и по длине трубы. В отсутствие магнитного поля обнаружено снижение коэффициентов теплоотдачи (чисел Нуссельта) по сравнения чисто турбулентными значениями, что качественно согласуется с общими закономерностями теплообмена при смешанной конвекции для неметаллических жидкостей. В поперечном магнитном поле генерируются электрические токи, и гидродинамика течения меняется, турбулентность подавляется, теплоотдача снижается вплоть до ламинарных значений. Вместе с тем, в отдельных режимах в поперечном магнитном поле обнаружены интересные эффекты, связанные с влиянием электромагнитных сил и термогравитационной конвекции на гидродинамику осредненного течения и пульсационные характеристики теплообмена.
1. Драгунов Ю.Г., Лемехов В.В., Моисеев А.В., Смирнов В.С. Реактор на быстрых нейтронах со свинцовым теплоносителем (БРЕСТ). Проблемы машиностроения и автоматизации, 2015, № 3, c. 97–103.
2. ITER Organization. Annual Report 2013. Доступно на: http://www.iter.org/doc/www/content/com/Lists/list_items/Attachments/553/2013_iter_annual_report.pdf (дата обращения 03.08.2023).
3. Велихов Е.П., Ковальчук М.В., Азизов Э.А., Игнатьев В.В., Субботин С.А., Цибульский В.Ф. Гибридный термоядерный реактор для производства ядерного горючего с минимальным радиоактивным загрязнение топливного цикла. Вопросы атомной науки и техники. Серия: Термоядерный синтез, 2014, т. 37. вып. 4, с. 5–10.
4. Генин Л.Г., Листратов Я.И., Свиридов В.Г., Жилин В.Г., Ивочкин Ю.П., Разуванов Н.Г. Экспериментальные исследования гидродинамики и теплообмена жидких металлов в магнитных полях. Вопросы атомной науки и техники. Серия: Термоядерный синтез, 2003, вып. 4, с. 35–44.
5. Sviridov V.G., Razuvanov N.G., Ivochkin Yu.P., Listratov Ya.I., Sviridov E.V., Genin L.G., Zhilin V.G., Belyaev I.A. Liquid Metal Heat Transfer Investigations Applied to Tokamak Reactor. Proc. of the International Heat Transfer Conference IHTC14. Washington, DC, USA, August 8–13, 2010, pp. 1–8.
6. Zikanov Oleg, Belyaev Ivan, Listratov Yaroslav, Frick Peter, Razuvanov Nikita, Sviridov Valentin. Mixed Convection in Pipe and Duct Flows With Strong Magnetic Fields. Applied Mechanics Reviews, 2021, vol. 73, 010801, pp. 1–34.
7. Генин Л.Г., Свиридов В.Г. Гидродинамика и теплообмен МГД-течений в каналах. М.: Изд-во МЭИ, 2001. 199 с.
8. Генин Л.Г., Ковалев С.И., Свиридов В.Г. Теплоотдача жидкого металла в трубе в условиях влияния термогравитационной конвекции и продольного магнитного поля. Магнитная гидродинамика, 1987, № 4, c. 18.
9. Kirillov I.R., Pertsev D.A. Investigation of alternative configurations of the LLCB TBM to increase neutronic and thermo-hydraulics performances. Fusion Engineering and Design, 2010, vol. 85, iss. 7–9, pp. 1054–1058.
10. Петухов Б.С., Поляков А.Ф. Теплообмен при смешанной турбулентной конвекции. М.: Изд-во Наука,1986. 191 с.
11. Buhr H.O., Horsten E.A., Carr A.D. The distortion of turbulent velocity and temperature profiles on heating, for mercury in a vertical pipe. ASME J. Heat Transfer, 1974, vol. 96, pp. 152–158.
12. Luchinkin N.A., Razuvanov N.G., Belyaev I.A., Sviridov V.G. Heat Transfer in Liquid Metal at an Upward Flow in a Pipe in Transverse Magnetic Field. High Temperature, 2020, vol. 58(3), pp. 400–409.
13. Luchinkin N.A., Razuvanov N.G., Sardov P.A., Polyanskaya O.N. Investigating heat transfer in an upward flow of liquid metal in the mercury facility with a loop of natural circulation. IOP: Journal of Physics: Conf. Series, 2021, vol. 2057 (1), p. 012018.
14. Belyaev I.A., Biryukov D.A., Pyatnitskaya N.Y., Razuvanov N.G., Sviridov E.V., Sviridov V.G. A Technique for Scanning Probe Measurement of Temperature Fields in a Liquid Flow. Thermal Engineering, 2019, vol. 66(6), pp. 377–387.
15. Свиридов В.Г., Разуванов Н.Г., Шестаков А.А. Теплообмен при течении жидкого металла в вертикальной трубе в поперечном магнитном поле. Вестник МЭИ, 2011, № 5, c. 32–40.
16. Поддубный И.И., Разуванов Н.Г. Исследование гидродинамики и теплообмена при опускном течении жидкого металла в канале прямоугольного сечения в компланарном магнитном поле. Теплоэнергетика, 2016, № 2, с. 13–21.
