КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ
Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Номер проекта 17-79-20402
НазваниеОхлаждение высокотемпературных тел в жидкости: механизмы процесса и методы интенсификации
Руководитель Забиров Арслан Русланович, Кандидат технических наук
Организация финансирования, регион Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" , г Москва
Конкурс №24 - Конкурс 2017 года по мероприятию «Проведение исследований научными группами под руководством молодых ученых» Президентской программы исследовательских проектов, реализуемых ведущими учеными, в том числе молодыми учеными
Область знания, основной код классификатора 09 - Инженерные науки; 09-201 - Процессы тепло- и массообмена
Ключевые слова Плёночное кипение, переходное кипение, спинодаль, насыщенная жидкость, недогрев, бинарная смесь, термограмма, обратная задача теплопроводности, шар, индукционный нагрев, микротермопара, видеосъемка, повышенное давление
Код ГРНТИ44.31.03
ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ
Аннотация
Научная проблема, на решение которой направлен проект, - это построение приближенной количественной теории интенсивного переноса энергии между твердой поверхностью, нагретой выше температуры предельного перегрева жидкости (спинодали), и недогретой до температуры насыщения жидкостью. Развитие атомной энергетики в направлении замкнутого топливного цикла, предполагает создание реакторов на быстрых нейтронах, использующих в качестве теплоносителя сплав свинец-висмут. В случае аварийного разрыва трубок парогенератора неизбежен контакт металлического теплоносителя с водой, сопровождающийся пленочным кипением. Без понимания механизмов пленочного кипения недогретой жидкости нельзя построить количественную теорию парового взрыва, в частности, определить сочетание режимных параметров, при которых это явление возможно (или неизбежно). Для расчета поля температур в металлических изделиях в процессе закалки также необходимо иметь, если не строгую теорию теплообмена, то хотя бы надежные эмпирические зависимости, связывающие плотность теплового потока на поверхности изделия с параметрами охлаждающей среды. Научная значимость проблемы самоочевидна, поскольку обнаруженные в опытах коэффициенты теплоотдачи (КТО) при пленочном кипении недогретой воды на 1-2 порядка превосходят КТО при пленочном кипении насыщенной жидкости, что сегодня объяснения не имеет.
Планируемые исследования актуальны для:
-определения условий возникновения парового взрыва
-создания количественной теории теплообмена в процессах закалки
-понимания теплообмена при поставарийном охлаждении активной зоны ядерного реактора.
Обширный массив опытных данных, полученных исполнителями проекта РНФ 14-19-00991 (2014-2016) с участием автора настоящей заявки позволил построить качественную гипотезу об условиях возникновения и механизмах режима интенсивного теплообмена при пленочном кипении недогретой жидкости. Она объясняет, почему этот режим возникает при охлаждении высокотемпературных тел в воде и отсутствует в подавляющем большинстве исследованных случаев на неводных жидкостях. Основная задача заявленного Проекта – получить количественное соотношение для условий возникновения режима интенсивного теплообмена при пленочном кипении (РИТПК). Помимо тех параметров, которые включены в качественную модель, оно должно отражать влияние недогрева жидкости до насыщения, возможно, перегрева стенки относительно температуры насыщения или относительно температуры предельного перегрева, других свойств жидкости.
В рамках настоящего проекта планируются:
• Эксперименты по охлаждению шаров из разных металлов с известной микроструктурой поверхности, при этом предполагается исследовать покрытия с иными, чем рабочий участок, теплофизическими свойствами.
• Будут развиты начатые в конце 2016 года эксперименты по охлаждению горячих шаров в растворах солей различной концентрации.
• Обширная серия экспериментов на смеси вода-этанол при разных концентрациях, температурах и давлениях.
• Исследование воздействия затопленной струи охлаждающей жидкости, в первую очередь, в спиртах на режимы охлаждения.
По итогам проекта будет разработана приближенная физическая модель процесса и получен количественный критерий возникновения режима интенсивного теплообмена при пленочном кипении недогретой жидкости. На основе массива опытных данных, полученных при выполнении проекта РНФ 14-19-00991 (2014-2016), и планируемых новых будут определены числовые константы расчетного соотношения.
Научная новизна массива опытных данных, планируемых в настоящем проекте, ясна из простого перечня условий экспериментов и диапазона режимных параметров. Экспериментов по режимам охлаждения горячих шаров в неводных жидкостях просто не было до сих пор (кроме работ, проведенных в нашей группе), то же можно сказать о количественных теплофизических опытах по охлаждению в растворах солей и смесях. Нам не известны также подобные эксперименты при повышенных давлениях и тех огромных недогревах, которые обеспечены возможностями опытной установки.
Все известные научные группы, работающие в близких областях, исследуют этот процесс только на воде и поэтому не всегда осознают содержание проблемы – выяснение механизмов интенсивного переноса энергии от охлаждаемого тела к недогретой жидкости в условиях, когда прямой контакт жидкость/стенка невозможен.
Планируемые исследования актуальны для определяется условий возникновения парового взрыва и для создания количественной теории теплообмена в процессе закалки.
ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ