Speaker
Description
При эксплуатации легководных ядерных реакторов в условиях длительных топливных кампаний кипение теплоносителя может интенсифицировать коррозию оболочек ТВЭЛов. Поэтому необходимо уметь диагностировать и прогнозировать наступление переходных процессов от конвекции к зародышевому кипению теплоносителя на поверхности нагревателя.
Известно, что температура поверхности нагревательного элемента всегда имеет стохастические колебания вблизи среднего значения. В работе Лу и др. [1] было отмечено, что при переходе от конвективного режима теплообмена к зародышевому кипению дисперсия таких флуктуаций достигает локального максимума. Авторы работы [2] показали, что перед началом переходного процесса низкочастотный спектр флуктуаций температуры становится близким к спектру Фликкер шума.
Методы диагностики изменения режимов теплопередачи, основанные на анализе температурных флуктуаций поверхности теплопередачи нагревателей с малой тепловой инерцией (тонких платиновых проволок), описаны в предыдущих работах авторов [3, 4]. Предложенные методы основаны на статистическом и частотном анализах флуктуаций температуры. Статистический анализ заключается в исследовании изменения среднеквадратического отклонения и критерия асимметрии распределения гистограмм колебаний температуры в переходных областях кривой кипения. Частотный анализ основан на оценке амплитудных спектров флуктуаций. Методы были экспериментально проверены для различных жидкостей в условиях кипения в большом объеме и при вынужденном движении.
Настоящая работа посвящена проверке применимости указанных методов диагностики начала кипения теплоносителя на поверхности инерционных нагревателей диаметром до 6,5 мм. Установлено, что результаты частотного и статистического анализа колебаний температуры поверхности инерционных нагревателей и тонких проволок качественно схожи.
Для поиска корреляции между характеристиками флуктуаций температуры нагревателя и термогидравлическими параметрами теплоносителя был создан экспериментальный теплогидравлический контур. В прозрачном рабочем объеме расположены съемные испытательные секции с нагревателями. Контур оснащен различными типами датчиков температуры, давления и расхода.
Показано, что для диагностики начала кипения теплоносителя на поверхности нагревателя представляет интерес не только анализ флуктуаций температуры, но и флуктуаций расхода и давления теплоносителя.
Список литературы
1. Lu F et al. Nucleate Boiling Modes of Subcooled Water on Fine Wires Submerged in a Pool. Experimental Heat Transfer, Vol. 19, 2006, pp. 95-111
2. Skokov VN. et. al. Low Frequency Fluctuations with 1/f α Power Spectrum in Transient Modes of Water Boiling on a Wire Heater. High Temperature, Vol. 48, No. 5, 2010, pp. 706–712
3. Balakin BV et. al. Analyzing temperature fluctuations to predict boiling regime. Thermal Science and Engineering Progress, Vol. 4, 2017, pp. 219-222
4. Delov M. I. et al. Diagnostics of transient heat transfer regimes based on statistical and frequency analysis of temperature fluctuations. Experimental Heat Transfer. – 2020. – Vol. 33. – №. 5. – pp. 471-486
