Экспериментальное исследование характеристик теплообмена при течении жидкого металла в вертикальной трубе в поперечном магнитном поле тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.14 ВАК РФ

005047159 на правах рукописи

Шестаков Антон Александрович —'

Экспериментальное исследование характеристик теплообмена при течении жидкого металла в вертикальной трубе в поперечном магнитном поле

Специальность 01.04.14 Теплофизика и теоретическая теплотехника.

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук.

Москва-2012

13 СЕН 2012

Работа выполнена в федеральном государственном быджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Национальный исследовательский университет «МЭИ» на кафедре инженерной теплофизики им. В.А. Кириллина и в Объединенном институте высоких температур Российской Академии наук

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор Свиридов

Валентин Георгиевич

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор, ведущий

научный сотрудник НИИ механики МГУ Лущик Валерий Григориевич

кандидат технических наук, начальник лаборатории Института физики токамаков НИЦ «Курчатовский институт» Шпанский Юрий Сергеевич

Ведущая организация: НИИ электрофизической аппаратуры

им. Д.В.Ефремова

Защита состоится 28 сентября 2012 года в 10:00 на заседании диссертационного совета Д 212.157.04 при ФГБОУ ВПО «НИУ «МЭИ» по адресу Москва, Красноказарменная ул., д. 17, к. «Т», кафедра инженерной теплофизики им. В.А. Кириллина, комн. Т-206.

С диссертацией можно ознакомиться в научно-технической библиотеке ФГБОУ ВПО «НИУ «МЭИ».

Автореферат разослан"_"_2012 г.

Отзывы на автореферат с подписями, заверенные печатью учреждения, просим направлять по адресу: 111250, Москва, Красноказарменная ул., д.14, Ученый совет ФГБОУ ВПО «НИУ «МЭИ»

Ученый секретарь

диссертационного совета Д 212.157.04

К.Т.Н.

Ястребов А.К.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы

Основным препятствием на пути применения жидкометаллических теплоносителей (ЖМ) в системах охлаждения бланкета и дивертора термоядерного энергетического реактора (ТЯР) является то, что гидравлические потери при прокачке жидкого металла в магнитном поле токамака могут быть весьма велики. Однако рациональным выбором формы сечения теплообменных каналов, их разумным расположением в магнитном поле и обеспечением электроизоляции стенок от ЖМ можно снизить гидравлические потери до приемлемой величины. При этом, в конструкциях реакторов могут присутствовать течения в продольном, поперечном и компланарном магнитных полях. Следует иметь в виду, что характер воздействия МП на течение и теплообмен электропроводной жидкости зависит от ряда существенных факторов, среди которых: значение и взаимная ориентация векторов скорости потока и индукции магнитного поля, форма и геометрические размеры канала, режимы течения жидкости, относительная электропроводность стенки, высота и форма элементов шероховатости, условия на входе потока в магнитное поле и на выходе из него, неизотермичность течения и как следствие свободная термогравитационная конвекция. Поэтому для практических целей создания энергетических ТЯР необходимы детальные исследования различных конфигураций МГД-течений.

Важная особенность теплообмена в ТЯР - это наличие зон с весьма высокими удельными тепловыми нагрузками. Сильная неизотемичность потока ЖМ приводит к интенсивным вторичным течениям, вызванным термогравитационной конвекцией (ТГК). Магнитное поле изменяет структуру течения, подавляя турбулентный перенос, что снижает теплообмен, при этом неоднозначно воздействуя на вторичные вихревые течения ТГК, тормозя или усиливая последние. Развитие ТГК в МГД потоке приводит к неожиданным эффектам: сильная неоднородность в

3

распределении температур в потоке и на стенке канала, появление зон ухудшенного теплообмена, где температуры могут превышать предельно-допустимые для материалов стенки значения. Также ТГК может вызвать генерацию низкочастотных пульсаций температуры аномально высокой интенсивности. Такие пульсации опасны для стенки теплообменника, так как легко проникают в нее и могут вызвать ее преждевременное усталостное разрушение за счет термических напряжений.

В большинстве исследований по МГД-теплообмену не рассматривали влияние ТГК. Результат совместного воздействия ТГК и МП на теплообмен в трубе неоднозначен и как уже отмечалось, зависит от ориентации трубы относительно вектора силы тяжести и направления индукции МП, от распределения плотности теплового потока. В данной работе рассматривался теплообмен в вертикальной трубе в условиях совместного влияния поперечного МП и ТГК в режимах, приближенных к реальным в ТЯР.

Целью работы является:

проведение экспериментальных исследований теплообмена жидкого металла при опускном течении в трубе в поперечном магнитном поле и сопоставление с результатами более ранних исследований;

создание базы экспериментальных данных для последующего численного моделирования исследуемых процессов и верификации кодов компьютерного моделирования.

Научная новизна работы

Впервые проведены детальные исследования характеристики теплообмена жидкого металла для данной конфигурации МГД-теплообмена в диапазонах чисел Рейнольдса 11е=5000-ь100000; Гартмана На=0-е-500; Пекле Ре = 120-5-2500; Релея 11а = 0-г-З-106.

Практическая ценность и апробация работы

Практическая ценность работы состоит в том, что в результате выполненных автором исследований обнаружены и впервые исследованы неожиданные с точки зрения существовавших представлений о МГД-теплообмене эффекты, наличие которых должно быть учтено при проектировании энергетических установок с жидкометаллическими теплоносителями, в том числе термоядерных реакторов типа токамак.

Основные положения и результаты диссертационной работы изложены и обсуждены на Межведомственном семинаре «Теплогидравлические аспекты безопасности активных зон, охлаждаемых водой и жидкими металлами», г.Обнинск, (2008 г.); на Пятой Российской национальной конференции по теплообмену,: Москва , (2010 г.); на Восьмой Международной конференции по МГД - «Памир», Франция (2011 г.), на научных семинарах в МЭИ, НИИЭФА им Д.В.Ефремова, РНЦ «Курчатовский институт», НИКИЭТ им Доллежаля (2010-2011гг).

Достоверность полученных результатов подтверждается: - тщательной проработкой методик автоматизированных измерений и обработки больших массивов первичных экспериментальных данных, предварительной тарировкой всех используемых датчиков;

воспроизводимостью полученных опытных результатов и согласованностью их с имеющимися в литературе теоретическими и опытными данными, полученными в близких условиях.

Автор защищает

Результаты экспериментального исследования температурных полей, коэффициентов теплоотдачи и интенсивностей турбулентных пульсаций температуры при опускном течении жидкого металла в трубе в поперечном магнитном поле при однородном обогреве.

Публикации:

Содержание диссертационной . работы изложено в докладах, опубликованных автором в соавторстве в трудах отечественных и

5

международных конференций, список которых представлен ниже. Основное содержание работы представлено в публикации в журнале, входящем в перечень ведущих рецензируемых научных журналов и изданий ВАК.

Структура и объем работы:

Диссертация общим объемом 124 страницы иллюстрируется 62 рисунками, состоит из введения, четырех глав и заключения, содержащего основные выводы по работе. Список цитируемых источников составляет 92 наименования.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении изложена актуальность темы: перспективность ЖМ для систем охлаждения ТЯР. Специфика течения ЖМ теплоносителя в реакторе токамаке связана с влиянием двух основных факторов: сильного МП и ТГК. Расчет МГД теплообмена в каналах охлаждения ТЯР сложен и будет выполняться численными методами. Для создания и тестирования расчетных методов требуются надежные экспериментальные данные.

Глава 1. Современное состояние вопроса.

Глава представляет собой обзор имеющихся в литературе данных по теплообмену при течении ЖМ в трубе в МП. Отмечено, что достаточно подробно исследовано течение ЖМ в вертикальной трубе в продольном МП, в том числе и при наличии ТГК. Однако подробные исследования МГД-теплообмена при течении ЖМ в вертикально трубе при поперечном МП не проводились. Взаимное влияние в этих условиях ТГК и МП не изучено.

Глава 2. Описание экспериментального стенда и методики исследования.

Ставится задача исследования МГД-течения и теплоотдачи ЖМ в вертикальной трубе при поперечном МП (рис. 1). На схеме обозначены вектора: скорости потока ЖМ V, ускорения свободного падения g, индукции МП В.

Рис. 1. Исследуемая схема течения.

Экспериментальная часть данной диссертационной работы была выполнена в рамках программы совместных научных исследований Московского энергетического института (ТУ) и Объединенного института высоких температур РАН, на экспериментальном стенде ОИВТРАН с применением методик и аппаратуры МЭИ.

Для проведения наших исследований экспериментальный стенд был полностью реконструирован и модифицирован рис.2.

Экспериментальный стенд представляет собой замкнутый контур, по которому циркулирует ртуть.

1 - рабочий участок;

2 - зонд рычажный;

3 - электромагнит;

4 - компенсационная емкость;

5 - холодильники типа «труба в трубе»;

6 - расходомер;

7 - дифманометр;

8 - электромагнитный насос;

9 - регулировочный вентиль;

10 - емкость с ртутью;

11 - накладные термопары;

12 - измерительная приборная стойка;

13 - компьютер (ПК-).

Рис. 2. Схема реконструированного стенда.

Исследования проводились зондовым методом с использованием

микротермопар. Измерения проводились в сечении трубы, удаленном от

7

входа в зону обогрева на расстоянии 37<І, в области однородного МП - на расстоянии 25(1 от входа. Температура стенки для определения коэффициентов теплоотдачи определялась «из потока», то есть экстраполяцией на стенку измеренного профиля температуры в потоке, внесением поправки в показания термопары зонда в момент касания его стенки. Это позволило избежать влияния термического контактного сопротивления на границе стенки и жидкого металла. Конструкция измерительного зонда показана на рис.3

Глава 3. Результаты измерений полей температуры и теплообмена.

В главе представлены результаты подробных измерений полей температуры и коэффициентов теплоотдачи (локальных и средних) в потоке ЖМ, полученные в отсутствие МП и при наличии поперечного МП. Результаты экспериментов даются в сравнении с теоретическими зависимостями.

На рис. 4. показаны профили безразмерной температуры стенки в сечении трубы 37(1 для режима с числом Рейнольдса Ке=12000. Профили приведены в двух взаимно перпендикулярных плоскостях.

Температура представлена в безразмерном виде:

Рис. 3. Измерительный зонд рычажного типа

где Тж - среднемассовая температура жидкости в данном сечении трубы, X - теплопроводность ртути.

-0.1

: в % • -1 о -2 □ -3 * -4 ** *г + ч

шил.™ о .

v» • □ *

-о * ■ /

• . . * » Г

- 4 1 - ....... 1 1 1 У/г„ i | 1 i 1 1

-05 о 0.5 1 -1 -0.5 о 0.5 1

Рис. 4 Профили безразмерной температуры стенки в сечении трубы 37(1, Чс= 35 кВт/м2 (0гч=0.8-108), Яе = 12000: 1) На=0; 2) 100, 3) 300, 4) 500.

Как и ожидалось, приложение магнитного поля привело вследствие эффекта Гартмана к аксиальной асимметрии полей скорости и температуры. В результате, как видно из графиков, профиль температуры вдоль оси X (т.е. вдоль МП) более ровный и менее вытянутый по сравнению с профилем по оси У. Также можно заметить, что с увеличением числа Рейнольдса влияние эффекта Гартмана ослабевает.

Соответственно распределение температуры стенки, а значит и локальных коэффициентов теплоотдачи (чисел Нуссельта), становится неоднородным по периметру, с образованием двух максимумов и минимумов. На рисунках 5 и 6 представлена зависимость безразмерной температуры стенки @ _Тс(ф)-Тж 0т угла ф, а ниже - величина, обратная ей

Ыи=1/0с(ф), где тс(<р)- температура стенки в зависимости от угла ф. На рис 4-6 использованы следующие обозначения: №л = 4.36 и №1лНа=7 - соответственно, теоретические значения коэффициентов теплоотдачи при стабилизированном ламинарном течении

ЖМ в трубе без МП и в поперечном МП при На—>аэ;

9

№дт=7+0.025Ре°'8 - формула Лайона при турбулентном течении без МП.

0.4-

0.3 -

0.2-

0.1 -

Л.----

1/Nu„

л л 1

□ О

1 А о

i т в J .+ *.** .о.' ■ у *

1/NUt

1/Nu„

-1, о-2, -3, п-4, ★ -5

0.0-

і і і і і і і і і і і і і і і і і і 'і' 0 90 180

і і і І і < 270

360

360

Рис. 5 Распределение безразмерной температуры стенки ©с и числа Нуссельта Ми=1/0С по периметру в сечении трубы г/сі =37, дс= 35 кВт/м2 (0гч=0.8-108), 11е=12000, 1) На=0; 2) 100, 3) 200, 4) 300, 5) 500. 0.3-

1/Nu„

0.2-

0.1 -J

ч---------------- ¥

* * В

л А * б * U fl^

♦ О о<>0 О**

•А• • • 5V» с • • * • «J і

1/Nu,.

□

□

А Д £

• • • о

0.0-

Т I I I I I I | I I I

90

• -1 0-2 ¿ -3 п-4 ¿-5 ф

і і і і і І і і і і і і і і І і і і і і і і і

180

270

360

2

Ф

Till

і і і і і і І і і 180

і і і і [ і 270

і і і і і I

360

0

90

Рис. 6 Распределение безразмерной температуры стенки ©с и числа

(0гч=0.8-108), Яе=20000, 1) На=0, 2) 100, 3) 200, 4) 300, 5) 500.

При наличии магнитного поля (На=100 и выше) распределения безразмерной температуры стенки и локальных коэффициентов теплоотдачи сильно неоднородны по периметру сечения трубы, что, как отмечалось выше, является следствием проявления эффекта Гартмана. Можно заметить, при низких числах Рейнольдса (Ые = 12000, 20000), т.е. при условиях наибольшего воздействия МП на поток минимальные локальные значения коэффициентов в поперечном МП опускаются до уровня №л = 4.36, а в некоторых режимах и ниже этого значения.

Перейдём к анализу осреднённых по периметру сечения трубы чисел Нуссельта №=(ясс1/;А,)/( Тс - Тж) в зависимости от числа Пекле в сечении при однородном обогреве трубы в поперечном МП, где Т -температура стенки, осреднённая по периметру сечения трубы.

Из графиков рис. 7 можно заметить, что для данных, полученных в отсутствии МП, осреднённое по периметру число Нуссельта совпадает с турбулентным

числом Нуссельта при отсутствии ТГК, рассчитанным по формуле N 1^=7+0.025Ре08. При наличии МП при данных условиях поперечное МП подавляет как турбулентность, так и вторичные

Нуссельта Ми=1/0С по периметру в сечении трубы г/й =37, дс= 35 кВт/м2,

термгравитационные вихри. При этом среднее число Нуссельта с ростом числа Гартмана снижается, до значения близкого к теоретическому в поперечном МП 1Чил,на - 7, а при малых числах Ре оказываются даже несколько ниже этого значения.

Рис. 7 Осреднённые по периметру сечения трубы числа Нуссельта 1) На=0; 2) 100, 3) 200, 4)300, 5) 500; а) qc= 35 кВт/м2 (0г?=0.8■ 108); б) дс= 55 кВт/м2 .3-108):

Итак, совместное действие ТГК и поперечного МП снижает значение числа Нуссельта при малых числах Рейнольдса (Пекле). Данный интересный эффект обнаруживается при числах Гартмана На=200 и выше. Это можно объяснить влиянием сил плавучести, которые препятствуют опускному течению нагретых слоев жидкости вблизи стенки и в поперечном МП могут привести, возможно, к остановке течения вблизи стенки и даже к возвратным течениям. (При отсутствии МП устойчивые возвратные течения, у вертикальной стенки, как известно, не реализуются).

Глава 4. Развитие вторичных течений в неизотермическом МГД потоке

Глава посвящена рассмотрению результатов измерений пульсационной

составляющей температуры (рис. 8 - 11). Как известно МП подавляет

12

турбулентность и повышает критическое число Рейнольдса. Поэтому во всем диапазоне режимных параметров мы ожидали полного подавления турбулентности. В большинстве режимов это и наблюдается: с ростом числа Гартмана интенсивность пульсаций температуры снижается практически до нулевого значения. Однако в режимах с достаточно большими соотношениями (Згч/11е2 > 0.3 этого не происходит, интенсивность пульсаций температуры при небольших значениях числа Гартмана сначала снижается, а затем, при На=300, 500 значительно возрастает, причём до значений, существенно превышающих значения интенсивности при отсутствии МП. На графиках опытные точки аппроксимированы кривыми.

Рис. 8 Профили интенсивности температурных пульсаций в сечении трубы г/а? =37, дс=35 кВт/м2(Огч= 0.8-108), Ые = 12000, (СгчЖе2=0.56), 1) На=0, 2)100, 3) 200, 4)300, 5)500.

о, °С • - 1,0 - 2, 4-3, п-4

-В.--О Я -И —И—в—13-

ХГТ

..........

1 -0.5 0

тг ~а -х-аГ,

0.5 1 -1 -0.5

0.5 1

Рис. 9 Профили интенсивности температурных пульсаций в сечении трубы М= 37, дс=35 кВт/м2 (Огч= 0.8-108), Ке = 20000, (Огч/Ке2=0.2), 1) На=0, 2)100,

3) 200, 4) 300.

• -1,«-2,*-3,п-4,* -5

/X

ч> к--—К \\ /Т/ а \

¿У \

/ / \

х/г.

\ ' 1 1 1 I

-1 -0.5

0.5

Рис. 10 Профили интенсивности температурных пульсаций в сечении трубы 2/Я= 37, дс=55 кВт/м2 (Огч= 1.25-108), Ке = 20000, (Огч/Б!.е2=0.313), 1) На=0, 2)100, 3)200, 4)300, 5)500.

Рис. 11 Профили интенсивности температурных пульсаций в сечении трубы z/d = 37, qc=55 KBT/M2(Grq= 1.25-108), Re = 35000, (Grq/Re2=0.102), 1) Ha=0, 2)100, 3)200, 4)300,5)500.

Процесс появления и роста интенсивности аномальных температурных пульсаций по мере увеличения индукции МП представлен на двумерных распределениях по сечению трубы (рис. 12 и 13) в отсутствие МП и в поперечном МП с числом Гартмана На=300, когда этот эффект имеет место. При некоторых режимах (рис. 12,6)) возрастание интенсивности температурных пульсаций происходит таким образом, что максимум пульсаций оказывается на оси трубы. Вместе с тем, как видно из рис. 13,6) в поперечном МП могут существовать два симметричных максимума интенсивностей пульсации вблизи образующих трубы с углами ф=0 и 180°.

а) б)

Рис. 12 Распределение интенсивности температурных пульсаций: в сечении

трубы г/с1-Ъ1, цс= 35 кВт/м2, Яе =20000: а) На=0; б) На=300.

15

а) б)

Рис. 13 Распределение интенсивности температурных пульсаций в сечении трубы г/У=37, qc= 55 кВт/м2 Яе =20000: а) На=0; б) На=300.

Объяснение этого явления заключается в том, что увеличение МП приводит к генерации и развитию вторичных течений термогравитационного происхождения, которые могут существовать в поперечном МП. Эти вторичные течения представляют собой устойчивые в поперечном МП крупные вихри, захватывающие првктически всё поперечное сечение трубы, с осями, параллельными вектору индукции МП. Этот эффект сопровождается ростом температурных пульсаций до значений, превышающих обычный уровень турбулентных пульсаций температуры при отсутствии МП. Важно подчеркнуть, что интенсивность температурных пульсаций возрастает и в непосредственной близости от стенки. Эти пульсации, приникая в стенку благодаря теплопроводности, могут быть причиной переменных термических напряжений и, как следствие, усталостных разрушений стенки.

Характерные осциллограммы пульсаций и спектры в районе максимума интенсивности показаны на рис 14.

I и I | I I I I | I I I I | I I И | I I I I | I I I I | I I I I | II I 1 | I I II | I I '| I |

01 23456789 10

Г)

Рис. 14 Характерные осциллограммы и спектры пульсаций температуры: М =37, <7с=35 кВт/м2 Яе =12000, вблизи максимума: а) На=0, б) 200, в) 300,

г)500.

0.8 -0.6 0.4 0.2

В отсутствие МП амплитуда пульсаций сравнительно невилика, а ширина спектра достигает 10 Гц. При увеличении МП происходит постепенный рост амплитуды пульсаций температуры, а при значениях МП (На=300) наблюдаются низкочастотные всплески с амплитудой в пять раз более восокой чем при отсутствии МП. Спектр при этом сужается до 1 Гц. С дальнейшим ростом числа Гартмана наблюдаются редкие, но очень интенсивные низкочастотные всплески с квазипериодом 15-25 с. Как уже отмечалось, эти пульсации температуры непосредственно вблизи стенки оказываются по амплитуде выше, чем при турбулентном течении в отсутствие МП. Являясь низкочастотными они легко проникают в стенку.

Причина этого эффекта в развитии ТГК в поперечном МП. Силы плавучести действуют на нагретые слои жидкости вблизи стенки и приводят к их отрыву с формированием почти периодических крупномасштабных вихревых структур. Поперечное МП поддерживает существование в потоке этих крупномасштабных структур и, как следствие, пульсации температуры, амплитуда которых близка по величине к перепаду температур между стенкой и жидкостью.

Основные результаты и выводы Основные результаты работы сводятся к следующему:

1. Существенно реконструирован, модернизирован и автоматизирован ртутный стенд ОИВТ РАН, что позволило совместно с ртутным стендом МЭИ создать многофункциональный экспериментальный жидкометаллический комплекс, обладающий уникальными возможностями исследований различных конфигураций МГД-теплообмена, представляющих научный и практический интерес.

2. Впервые проведены подробные экспериментальные исследования температурных полей, средних и местных коэффициентов теплоотдачи при опускном течении жидкого металла в обогреваемой трубе в поперечном МП, в условиях существенного влияния ТГК, в диапазоне

определяющих критериев 11е=5000-И 00000; На=0ч-500; Ре = 120+2500; Иа = 0+3-106.

Показано, что вследствие эффекта Гартмана температурные профили теряют осевую симметрию, а локальные числа Нуссельта и температуры стенки становятся неоднородными по периметру сечения трубы. Влияние ТГК существенно и может приводить как к усилению так и снижению теплоотдачи в зависимости от соотношения Огч/11е2. Возможно существование "зон ухудшенной теплоотдачи" - областей течения в которых значения локальных коэффициентов теплоотдачи ниже ламинарного значения Ыил=4,36.

Впервые в данной МГД-конфигурации проведены подробные исследования пульсаций температуры в потоке. Показано, что в условиях совместного воздействия магнитного поля и ТГК температурные пульсации не всегда подавляются магнитным полем, а при некотрых соотношениях режимных параметров (по нашим оценкам Ог^е2 >0,3) в потоке развиваются низкочастотные температурные пульсации аномально высокой интенсивности, амплитуда которых по величине близка к перепаду температур между стенкой и ядром потока. Эти пульсации являются следствием развития в потоке вторичных крупномасштабных структур, являющихся результатом совместного воздействия на течение массовых сил различной природы -электромагнитных и гравитационных.

Полученные в работе опытные данные могут быть использованы для верификации кодов численного моделирования МГД теплообмена. Обнаруженные в работе эффекты, особенно неблагоприятные, необходимо учитывать при конструкторских проработках теплообменников реактора токамака с жидкометаллическим теплоносителем. Так, в условиях реактора-токамака неоднородности температуры по периметру трубы могут вызывать существенные термические напряжения. Низкочастотные интенсивные пульсации

19

температуры, приникая в стенку за счёт теплопроводности, вызывают циклические термические напряжения, опасные с точки зрения усталостных разрушений её материала.

Основное содержание работы отражено в следующих публикациях:

1. Беляев И.А., Разуванов Н.Г., Свиридов В.Г., Шестаков A.A.// Экспериментальное исследование теплообмена жидкого металла в горизонтальной трубе в поперечном магнитном поле применительно к охлаждению реактора-ТОКАМАКА. Сборник трудов на Межведомственном семинаре «Теплогидравлические аспекты безопасности активных зон, охлаждаемых водой и жидкими металлами», г.Обнинск, 2008, - С.403-412.

2. L.G. Genin, V.G. Zhilin, Yu.P. Ivochkin, N.G. Razuvanov, V.G.Sviridov, A.A. Shestakov, E.V. Sviridov- Liquid metal heat transfer in a vertical tube affected by transverse magnetic field./ Proceeding of the 8th International PAMIR Conference on Fundamental and Applied MHD, France, 2011, p.31-37.

3. И. А. Беляев, В.Г.Жилин, Ю.П. Ивочкин, Н.Г. Разуванов, В.Г. Свиридов, Е.В. Свиридов, А. А. Шестаков.- Влияние вторичных вихрей на гидродинамику и теплообмен жидкометаллического теплоносителя в условиях термоядерного реактора-токамака /Тепломассообмен и гидродинамика в закрученных потоках. Тезисы докладов четвертой международной конференции. - М., Издательский дом МЭИ, 2011.

4. В.Г. Свиридов, Н.Г. Разуванов, A.A. Шестаков, Теплообмен при течении жидкого металла в вертикальной трубе в поперечно!* магнитном поле/ Вестник МЭИ - 2011. - №5. - С. 32-40.

Подписано в печать^.0?-А°/Азак. ш Тир. (00 п.л.

Полиграфический центр МЭИ

Красноказарменная ул.,д.13

Введение.

1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА.

1.1. Математическое описание исследуемых процессов.

1.2. Гидродинамика и теплообмен при течении жидкометаллических теплоносителей при отсутствии магнитного поля.

1.3. Гидродинамика и теплообмен жидких металлов при течении в трубе в продольном магнитном поле.

1.3.1. Гидродинамика в трубе в продольном магнитном поле.

Ламинарное течение.

Турбулентное течение.

1.3.2. Теплообмен в трубе в продольном магнитном поле.

1.3.3. Теплообмен в трубе в продольном магнитном поле с учётом влияния свободной термогравитационной конвекции.

1.4. Гидродинамика и теплообмен жидкого металла в круглой трубе в поперечном магнитном поле.

1.4.1. Гидродинамика и теплообмен при ламинарном течении.

1.4.2 Гидродинамика и теплообмен при турбулентном течении в каналах в поперечном магнитном поле.

Выводы по первой главе.

2. ОПИСАНИЕ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО СТЕНДА И МЕТОДИКИ ЭКСПЕРИМЕНТА.

2.1. Объединенный экспериментальный комплекс МЭИ и ОИВТ РАН.

2.2. Модернизация экспериментального стенда.

2.3. Рабочий участок.

2.4. Измерительный зонд.

2.5. Рычажный зонд со сферическим шарниром "качалка".

2.6. Автоматизированная система научных исследований.

2.7. Методика проведения эксперимента.

Выводы ко второй главе.

3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИЗМЕРЕНИЙ ПОЛЕЙ ТЕМПЕРАТУРЫ И

ТЕПЛООТДАЧИ.

Выводы к третьей главе.

4. РАЗВИТИЕ ВТОРИЧНЫХ ТЕЧЕНИЙ В НЕИЗОТЕРМИЧЕСКОМ МГД

ПОТОКЕ.

Выводы к четвёртой главе.

По современным физическим представлениям, существует всего несколько фундаментальных источников энергии, которые, в принципе, могут быть освоены и использованы человечеством. Ядерные реакции синтеза - это один из таких источников энергии. В реакциях синтеза энергия производится за счет работы ядерных сил, совершаемых при слиянии ядер легких элементов и образовании более тяжелых ядер. Эти реакции широко распространены в природе - считается, что энергия звезд и, в том числе, Солнца производится в результате цепочки ядерных реакций синтеза, превращающих четыре ядра атома водорода в ядро гелия.

В настоящее время, более 85% энергии производимой человеком получается при сжигании органических топлив - угля, нефти и природного газа. Этот дешевый источник энергии, освоенный человеком около 200 - 300 лет назад, привел к быстрому развитию человеческого общества, его благосостоянию и, как результат, к росту народонаселения Земли. Предполагается, что из-за роста народонаселения и более равномерного потребления энергии по регионам, производство энергии возрастет к 2050 г примерно в три раза по сравнению с нынешним уровнем и достигнет 1021 Дж в год /90/. Не вызывает сомнения, что в обозримом будущем прежний источник энергии - органические топлива - придется заменить на другие виды производства энергии. Это произойдет как по причине истощения природных ресурсов, так и по причине загрязнения окружающей среды, которое по оценкам специалистов должно наступить гораздо раньше, чем будут выработаны дешевые природные ресурсы. Переход от органических топлив к широкомасштабной альтернативной энергетике ожидается в середине 21 века. Предполагается, что будущая энергетика будет более широко, чем нынешняя энергетическая система, использовать разнообразные и, в том числе, возобновляемые источники энергии, такие как: солнечная 4 энергия, энергия ветра, гидроэлектроэнергия, выращивание и сжигание биомассы и ядерная энергия. Доля каждого источника энергии в общем производстве энергии будет определяться структурой потребления энергии и экономической эффективностью каждого из этих источников энергии.

В нынешнем индустриальном обществе более половины энергии используется в режиме постоянного потребления, не зависящего от времени суток и сезона. На эту постоянную базовую мощность накладываются суточные и сезонные колебания. Таким образом, энергетическая система должна состоять из базовой энергетики, которая снабжает общество энергией на постоянном или квазипостоянном уровне, и энергетических ресурсов, которые используются по мере надобности. Ожидается, что возобновляемые источники энергии такие, как солнечная энергия, сжигание биомассы и др., будут использоваться в основном в переменной составляющей потребления энергии. Основной и единственный кандидат для базовой энергетики - это ядерная энергия. В настоящее время, для получения энергии освоены лишь ядерные реакции деления, которые используются на современных атомных электростанциях. Управляемый термоядерные синтез, пока, лишь потенциальный кандидат для базовой энергетики.

Какие же преимущества имеет термоядерный синтез по сравнению с ядерными реакциями деления, которые позволяют надеяться на широкомасштабное развитие термоядерной энергетики? Основное и принципиальное отличие заключается в отсутствии долгоживущих радиоактивных отходов, которые характерны для ядерных реакторов деления. И хотя в процессе работы термоядерного реактора первая стенка активируется нейтронами, выбор подходящих низкоактивируемых конструкционных материалов открывает принципиальную возможность создания термоядерного реактора, в котором наведенная активность первой стенки будет снижаться до полностью безопасного уровня за тридцать лет после остановки реактора. Это означает, что выработавший ресурс реактор нужно будет законсервировать всего на 30 лет, после чего материалы могут быть переработаны и использованы в новом реакторе синтеза. Эта ситуация принципиально отличается от реакторов деления, которые производят радиоактивные отходы, требующие переработки и хранения в течении десятков тысяч лет. Кроме низкой радиоактивности, термоядерная энергетика имеет огромные, практически неисчерпаемые запасы топлива и других необходимых материалов, достаточных для производства энергии в течение многих сотен лет.

Оказалось, что для достижения цели физикам и инженерам пришлось решить массу проблем, о которых и не догадывались в начале пути. В течении последних 40 лет была создана наука - физика плазмы, которая позволила понять и описать сложные физические процессы, происходящие в реагирующей смеси. Инженерам потребовалось решить не менее сложные проблемы, в том числе, научиться создавать глубокий вакуум в больших объемах, подобрать и испытать подходящие конструкционные материалы, разработать большие сверхпроводящие магниты, мощные лазеры и источники рентгеновского излучения, разработать импульсные системы питания, способные создавать мощные пучки частиц, разработать методы высокочастотного нагрева смеси и многое другое.

За прошедшие годы напряженных термоядерных исследований было изобретено и проверено в эксперименте большое количество различных устройств для удержания горячей плазмы. Некоторые системы показали себя неработоспособными с самых первых экспериментов. Многие из систем потребовали многих лет исследований прежде, чем стало ясно, что они проигрывают своим более успешным конкурентам. Среди "выживших" систем для магнитного удержания плазмы, в настоящее время, лидируют ТОКАМАКи и СТЕЛЛАРАТОРы.

Слово "ТОКАМАК" - это сокращение слов Тороидальная, КАмера,

МАгнитные Катушки, которые описывают основные элементы этой б магнитной ловушки, изобретенной А.Д. Сахаровым в 1950 г. Схема ТОКАМАКа показана на рис. 1:

Плазма Магнитное поле

Полоидальные витки

Тороидальные

Рис Л. Схема принципиальных узлов ТОКАМАКа

Основное магнитное поле в тороидальной камере, содержащей горячую плазму, создается тороидальными магнитными катушками. Существенную роль в равновесии плазмы играет плазменный ток, который протекает вдоль тороидального плазменного шнура и создает полоидальное магнитное поле направленное вдоль малого обхода тора. Результирующее магнитное поле имеет силовые линии в виде бесконечных спиралей, охватывающих центральную линию плазменного тора - магнитную ось. Таким образом, силовые линии магнитного поля образуют в ТОКАМАКе замкнутые, вложенные друг в друга тороидальные магнитные поверхности. Ток в плазме поддерживается вихревым электрическим полем, создаваемым первичной обмоткой индуктора. При этом плазменный виток играет роль вторичной обмотки. Очевидно, что индукционное поддержание тока в ТОКАМАКе ограничено запасом потока магнитного поля в первичной обмотке и возможно лишь в течение конечного времени. Кроме тороидальных катушек и первичной обмотки индуктора в ТОКАМАКе должны быть полоидальные обмотки, которые нужны для поддержания равновесия плазмы и контроля ее положения в камере. Токи, текущие в полоидальных катушках создают электромагнитные силы действующие на плазменный ток и таким образом могут изменить ее положение в камере и форму сечения плазменного шнура.

Энергия термоядерных реакций, происходящих в плазме, выносится в основном нейтронами, которые поглощаются в бланкете. Выделяемое в бланкете тепло снимается теплоносителем первого контура охлаждения и используется для получения электроэнергии. Реактор требует снабжения дейтерием и литием.

Первый из двух компонентов участвующих в БТ-реакции, дейтерий -это стабильный, широко распространенный изотоп водорода. В отличие от дейтерия, тритий не существует в природе. Поэтому, тритий будет

• 6 • 7 нарабатываться в самом реакторе из изотопов лития, Ы и Ы , которые будут облучаться нейтронами в бланкете. . Оба изотопа лития достаточно широко распространены в природе.

Основным препятствием на пути применения жидкометаллических теплоносителей в системах охлаждения бланкета и дивертора является то, что гидравлические потери при прокачке жидкого металла в магнитном поле токамака могут быть весьма велики. Однако рациональным выбором формы сечения теплообменных каналов, их разумным расположением в магнитном поле и обеспечением электроизоляции стенок от ЖМ можно снизить гидравлические потери до приемлемой величины /1, 29/. Это обстоятельство привело к тому, что с начала 80-х годов среди разработчиков реакторов -токамаков концепция жидкометаллического теплоносителя вновь приобрела широкое признание, например хорошо известный проект Исследовательского центра Карлсруэ, Германия /91/. Рассматривая этот и другие проекты ТЯР с ЖМ-теплоносителем, приходим к выводу о том, что в конструкциях реакторов могут присутствовать все «классические» конфигурации МГДтечений, а именно течения в продольном, поперечном и компланарном магнитных полях (МП). Следует иметь в виду, что характеристики воздействия МП на течение и теплообмен электропроводной жидкости зависят от ряда существенных факторов, среди которых /6/: значение и взаимная ориентация векторов скорости потока и индукции магнитного поля, форма и геометрические размеры канала, режимы течения жидкости, относительная электропроводность стенки, высота и форма элементов шероховатости, условия на входе потока в магнитное поле и на выходе из него, неизотермичность течения и как следствие свободная термогравитационная конвекция. Поэтому для практических целей создания энергетических ТЯР необходимы детальные исследования различных конфигураций МГД-течений.

Важнейшим фактором, определяющим характер МГД - взаимодействия, является взаимная ориентация векторов скорости потока u и индукции магнитного поля В Магнитное поле непосредственно не влияет на движение электропроводной среды вдоль силовых линий поля. Если жидкость пересекает силовые линии магнитного поля, то в ней Г индуцируются токи, которые приводят к возникновению объемной силы е (1.10).

На протяжении многих лет на кафедре Инженерной теплофизики Московского энергетического института проводятся комплексные экспериментальные и расчетно-теоретические исследования гидродинамики и теплообмена жидкометаллических теплоносителей в магнитном поле. Данная диссертационная работа представляет собой очередной этап этих исследований. Она посвящена изучению вопросов влияния поперечного магнитного поля на гидродинамику и теплообмен жидкого металла при опускном течении в круглой трубе. Такой вид ориентации МГД-течения требует тщательных исследований т.к. имеет наиболее широкое применение, как в бланкете, так и в охлаждаемых жидким металлом каналах дивертора термоядерного реактора.

Диссертация общим объемом 124 страницы состоит из введения, четырех глав и заключения, содержащего основные выводы по работе. Список цитируемых источников составляет 92 наименования.

Выводы к четвёртой главе.

1. Впервые экспериментально обнаружен эффект развития вторичных течений в поперечном МП при опускном обогреваемом течении, что вызывает низкочастотные пульсации температуры аномально высокой интенсивности: размах пульсаций может быть по величине близок к перепаду температур между стенкой и осью трубы.

2. Данный эффект представляет опасность для материалов стенки теплообменника и его необходимо учитывать в конструкторских расчётах.

3. Требуется провести дальнейшие детальные исследования данного эффекта с целью:

- определения соотношения режимных параметров (числа Re , Ре , На, Ra) при которых данный эффект проявляется

- детального изучения других граничных условий теплообмена (неоднородная по периметру тепловая нагрузка)

Заключение, выводы

По диссертационной работе можно сделать следующие общие выводы:

1. Существенно реконструирован и модернизирован ртутный стенд ОИВТ

РАН, что позволило совместно с ртутным стендом МЭИ создать многофункциональный экспериментальный жидкометаллический комплекс, обладающий уникальными возможностями исследований различных конфигураций МГД-теплообмена, представляющий

111 научный и практический интерес. Экспериментальный комплекс входит в состав лабораторной базы Научно-образовательного центра (НОЦ) МЭИ по физико-техническим проблемам энергетики. Комплекс используется для проведения учебной работы со специалистами.

2. Впервые проведены подробные экспериментальные исследования температурных полей, средних и местных коэффициентов теплоотдачипри опускном течении жидкого металла в обогреваемой трубе в поперечном МП, в условиях существенного влияния ТГК, в диапазоне определяющих критериев Re=5000-j-100000; На=0-ь500; Ре = 120-2500; Ra = 0-3-106.

3. Показано, что вследствие эффекта Гартмана температурные профили теряют осевую симметрию, а локальные числа Нуссельта и температуры стенки становятся неоднородными по периметру сечения трубы. Влияние ТГК существенно и может приводить как к усилению так и снижению теплоотдачи в зависимости от соотношения Grq/Re2. Возможно существование "зон ухудшенной теплоотдачи" - областей течения в которых значения локальных коэффициентов теплоотдачи ниже ламинарного значения ]Чил=4,36.

4. Впервые в данной МГД конфигурации проведены подробные исследования пульсаций температуры в потоке. Показано, что в условиях совместного воздействия магнитного поля и ТГК температурные пульсации не всегда подавляются магнитным полем, а при некотрых соотношениях режимных параметров (по нашим оценкам Grq/Re >0,3) в потоке развиваются низкочастотные температурные пульсации аномально высокой интенсивности, амплитуда котолых по величине близка к перепаду температур между стенкой и ядром потока. Эти пульсации являются следствием развития в потоке вторичных крупномасштабных структур, являющихся результатом совместного воздействия на течение массовых сил различной природы - элетромагнитных и гравитационных.

112

5. Полученные в работе опытные данные могут быть использованы для верификации кодов численного моделирования МГД теплообмена.

6. Обнаруженные в работе эффекты, особенно неблагоприятные, необходимо учитывать при конструкторских проработках теплообменников реактора токамака с жидкометаллическим теплоносителем. Так в условиях реактора токамака неоднородности температуры по периметру трубы могут вызывать существенные термические напряжения. Низкочастотные интенсивные пульсации температур, приникая в стенку за счёт теплопроводности вызывают циклические термические напряжения опасные с точки зрения усталостных разрушений её материала.

1. Генин Л.Г., Свиридов В.Г. Гидродинамика и теплообмен МГД-течений в каналах. М.: Издательство МЭИ, 2001 - 200 с.

2. Блум Э.Я. Михайлов Ю.А., Озолс Р.Я. Тепло- и массообмен в магнитном поле. Рига: Зинатне, 1980, 352с.

3. Брановер Г.Г., Цинобер А.Б. Магнитная гидродинамика несжимаемых сред. М.: Наука, 1970, 379с.

4. Петухов Б.С. Теплообмен и сопротивление при ламинарном течении в трубах. М.: Энергия, 1967, 411с.

5. Бай Ши-и. Магнитная гидродинамика и динамика плазмы. М.: Мир, 1964, 301с.

6. Теоретические основы теплотехники. Теплотехнический эксперимент: Справочник / Под общ.ред. чл.-корр. РАН А.В.Клименко и проф. В.М.Зорина. 3-е изд., перераб. И допол. - М.: Издательство МЭИ, 2001. - 564 с.

7. Гельфгат Ю.М., Лиелаусис O.A., Щербинин Э.В. Жидкий металл под действием электромагнитных сил. Рига: Зинатне, 1976, 246с.

8. Тананаев A.B. Течение в каналах МГД-устройств. М.: Атомиздат, 1979, 363с.

9. Боришанский В.М., Кутателадзе С.С., Новиков И.И., Федынский О.С. Жидкометаллические теплоносители. 3-е изд. М.: Атомиздат, 1976, 328с.

10. Хинце И.О. Турбулентность. М.: Физматгиз, 1963, 680с.

11. Монин A.C., Яглом A.M. Статистическая гидромеханика. Часть 1. М.: Наука, 1965, 640с.

12. Свиридов В.Г. Исследование гидродинамики и теплообмена в каналах применительно к проблеме создания термоядерного энергетического реактора. Дисс. докт. техн. наук. М., 1989.

13. Петухов Б.С., Поляков А.Ф. Теплообмен при смешанной турбулентной конвекции. М.: Наука, 1986, 192с.

14. Lyon R.N. Liquid metal heat transfer coefficients.// Chem.Eng.Progress. 1951, v47,N2,p.87.

15. Кокорев JI.С., Ряпосов В.П. Измерение распределения температуры в турбулентном потоке ртути в круглой трубе. В сб.: Жидкие металлы. М.:Госатомиздат, 1963, с. 124-138.

16. Субботин В.И. и др. Теплообмен при течении жидких металлов в круглых трубах. Инженерно-физический журнал. 1963, Т.6, №4, с. 16.

17. Боришанский В.М., Кутателадзе С.С., Новиков И.И., Федынский О.С. Жидкометаллические теплоносители. 3-е изд. М.: Атомиздат, 1976, 328с.

18. Экспериментальное исследование пульсационных характеристик турбулентных течений проводящей жидкости в трубе в продольном магнитном поле. Красильников Е.Ю., Лущик В.Г., Николаенко B.C., и др. // Доклады АН-СССР. Т.225. №6. 1975. с.1281-1283.

19. Амплеев H.A., Кириллов П.Л., Субботин В.И., Суворов М.Я. Теплообмен жидкого металла в вертикальной трубе при низких числах Ре. // В кн. Жидкие металлы. Сборник статей. М, Атомиздат, 1967. 444с.

20. Кириллов П.Л. Обобщение опытных данных по переносу тепла в жидких металлах. // Атомная энергия. 1962. - Т. 13. - №5. - С. 19-22.

21. Ковнер Д.С., Красильников Е.Ю., Паневин И.Г. Экспериментальное исследование влияния продольного магнитного поля на конвективный теплообмен при турбулентном течении жидкости в трубе. // Магнитная гидродинамика. 1966. - №4. - С. 101-106.

22. Ковалев С.И., Муравьев Е.В., Свиридов В.Г. Новые аспекты теплообмена при течении жидкого металла в магнитном поле термоядерного реактора. // Вопросы атомной науки и техники. Сер. Термоядерный синтез. 1990. -Вып. 1. - С. 32-37.

23. Измерение пульсаций скорости в неизотермическом потоке жидкого металла в продольном магнитном поле. Ковалев С.И., Огородников В.П., Осипов В.В. и др. // Магнитная гидродинамика. 1992. - №3. - С. 99-104.

24. Шпанский Ю.С. Теплообмен жидкого металла в канале применительно к проблеме создания термоядерного реактора-ТОКАМАКа. Диссертация на соискание ученной степени кандидата технических наук. М., 1996. 108 с.

25. Разуванов Н.Г. Лабораторное моделирование теплообмена жидкого металла в условиях реактора-ТОКАМАКа. Диссертация на соискание ученной степени кандидата технических наук. М., 1998. 120 с.

26. Ватажин A.B., Любимов Г.А., Регирер С.А. Магнитогидродинамические течения в каналах. М.: Наука, 1970. - 672 с.

27. Gardner R.A., Likodis P.S. Magneto-fluid-mechanic pipe flow in a transverse magnetic field. Part 2. Heat Transfer // J.Fluid Mech. 1971. - V.48. - №1. -P. 129-141.

28. Готовский M.A., Фирсова Э.В. Теплоотдача к жидкому металлу в трубе при наложении поперечного магнитного поля // Жидкие металлы втермоядерной энергетике. Труды ЦКТИ. 1990. - Вып.264. - С.35-40.116

29. Генин JI.Г., Краснощекова Т.Е., Петрина JI.B. Гидродинамика и теплообмен электропроводной жидкости в трубе в продольном магнитном поле // Магнитная гидродинамика. 1990, Т.36, №3, с.461-469.

30. Красильников Е.Ю., Лущик В.Г., Николаенко B.C., Паневин И.Г. Экспериментальное исследование течения электропроводной жидкости в круглой трубе в продольном магнитном поле //Изв. АН СССР. Межаника жидкости и газа. 1971. №2. С. 151-155.

31. Красильников Е.Ю. Исследование влияния магнитного поля на конвективный теплообмен при турбулентном течении электропроводной жидкости в каналах. Автореферат дисс. канд. техн. Наук. М.: 1966

32. Ковнер Д.С., Красильников Е.Ю., Паневин И.Г. Экспериментальное исследование влияния продольного магнитного поля на конвективный теплообмен при турбулентном течении жидкости в трубе. //Магнитная гидродинамика. 1966. №4. С.101-108.

33. Баушев Б.Н., Красильников Е.Ю., Лущик В.Г., Паневин И.Г. Исследование конвективного теплообмена при течении жидкого металла в трубе в продольном магнитном поле. //Теплообмен. Советские исследования. М.:Наука. 1975. С. 154-160

34. Генин Л.Г., Манчха С.П., Свиридов В.Г. Влияние продольного магнитного поля на температурные поля и теплоотдачу при течении ртути в круглой трубе. //В сб. Труды МЭИ. 1972. вып. 155. С. 139-153.

35. Генин Л.Г., Манчха С.П., Свиридов В.Г. Влияние продольного магнитного поля на профили температуры, теплоотдачу и коэффициент турбулентного переноса тепла при течении ртути. // Магнитная гидродинамика. 1974. №1. С.70-74.

36. Генин Л.Г., Манчха С.П., Свиридов В.Г. Влияние продольного магнитного поля на статистические характеристики турбулентных пульсацийтемпературы при течении ртути. // Магнитная гидродинамика. 1973. №4. С.31-37.

37. Генин Л.Г., Краснощекова Т.Е., Манчха С.П., Свиридов В.Г. Исследование статистических характеристик пульсаций температуры в турбулентном потоке ртути. // Теплофизика высоких температур. 1974. Т. 12. №3. С.550-558.

38. Генин Л.Г., Кудрявцева Е.В., Пахотин Ю.А., Свиридов В.Г. Температурные поля и теплоотдача при турбулентном течении жидкого металла на начальном термическом участке. //Теплофизика высоких температур. 1978. Т. 16. №6. С. 1243-1249.

39. Генин Л.Г., Свиридов В.Г. Теплоотдача и температурные поля на начальном термическом участке при течении жидкого металла в продольном магнитном поле //Магнитная гидродинамика. 1983. №2. С.32-38

40. Генин Л.Г., Као Ба Нинь, Пахотин Ю.А., Свиридов В.Г. Теплообмен жидкого металла в трубе в продольном магнитном поле соленоида с учетом концевых эффектов. //Магнитная гидродинамика 1983. №3. С.46-52.

41. 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. С. 18

42. Ковалев С.И., Свиридов В.Г. Влияние термогравитационной конвекции на теплообмен жидкого металла в продольном магнитном поле. //Жидкие металлы в ядерной энергетике. Тр.ЦКТИ.Л. 1990. Вып.264. С.70-80.

43. Ковалев С.И., Листратов Я.И., Свиридов В.Г. Автоматизация теплофизического эксперимента. Учебное пособие по курсу «Автоматизированные системы научных исследований», М.: МЭИ, 2009 г.

44. Свиридов В.Г., Шпанский Ю.С., Разуванов Н.Г. Экспериментальное исследование теплообмена жидкого металла в условиях, приближенных креальным в реакторе токамак. Труды первой Российской конференции по теплообмену. Том.1. 21-25 ноября 1994 г. Москва.

45. Sviridov V.G., Shpansky Yu.S., Razuvanov N.G. Liquid Metal Heat Transfer Investigations. // Proc. Of 18th Symposium on Fusion Technology. August 22-26. 1994. Karlsruhe. Germany.V.2 P. 1221-1224.

46. Свиридов В.Г., Шпанский Ю.С., Разуванов Н.Г. Исследование теплообмена жидкого металла в горизонтальной трубе в условиях термоядерного реактора типа токамак. Труды третьего Минского международного форума по тепломассообмену. Том 1. 20-24 мая 1996г.

47. Sviridov V.G., Shpansky Yu.S., Razuvanov N.G., Ustinov A.V. Heat Transfer and Secondary Motion in Liquid Metal Flow in Horizontal Duct under Fusion Relevant Conditions. Proc. 19th Symposium on Fusion Technology. September 16-20. Lisbon. Portugal. 1996.

48. Глухих B.A., Тананаев A.B., Кириллов И.Р. Магнитная гидродинамика в ядерной энергетике. М.: Энергоатомиздат, 1987.

49. Кокорев JI.C., Ряпосов В.П. Измерение распределения температуры в турбулентном потоке ртути в круглой трубе. В сб.: Жидкие металлы. М.:Госатомиздат, 1963, с.124-138.

50. Генин. Л.Г., Ковалёв С.И., Свиридов В.Г. Интенсификация теплоотдачи жидкого металла в продольном магнитном поле термогравитационной конвекцией // Сб. научн. Трудов. № 153. М.: Моск. Энерг. Ин-т, 1988. с. 8086

51. Hartmann J. Theory of the laminar flow of an electrically conductive liquid in a homogeneous magnetic field. Mat-Fys. Medd.Kgl. Danske vid selskab. 1937. v.15. №6.

52. Sherkliff J.A. Magnetohydrodynamic pipe flow. Part 2. High Hartmann number // J.Fluid Mech. 1962. Vol.13. №4. P.513.

53. Chang C.C., Lungren T.S. Duct flow in magnetohydrodynamics // Z.Math. Und. Phys. 1961. Bd.12. H.2.S.100-114.

54. Ihara S., Tajima K., Matsushima A. The flow of conducting fluids in circular pipes with finite conductivity under uniform transverse magnetic fields. // Trans.ASME. 1967. E.89 №1. P.29-36. №4.P. 1047-1048.

55. Hartmann J., Lazarus R. Det.Kgl.Danske Vidensk. Selsk. Math.-fys.Medd.1937. vol.15. №7.

56. Murgatroyd W. Experiment on mAgneto-Hydrodynamic Channel Flow // Philos. Mag. 1953. №44. P. 1348-1354.

57. Ликодис П. Экспериментальные исследования процессов переноса в турбулентном потоке проводящей среды в присутствии магнитного поля. // Междунар. Симпоз. По свойствам и применению низкотемпературной плазмы. М.: 1965.

58. Brouilette Е.С., Likodis P.S. Measurements of skin friction for turbulent MHD channel flow. Lafayette (Ind). 1962.

59. Брановер Г.Г., Лиелаусис О.А. О влиянии магнитного поля на процессы турбулентного переноса в потоке ртути. // Вопр. магнитной гидродинамики и динамики плазмы. Рига. Изд-во АН Латв.ССР. 1962. С.591.

60. Gardner R.A., Likodis P.S. Magneto-fluid-mechanic pipe flow in a transverse magnetic field. Part 2. Heat Transfer // J.Fluid Mech. 1971. v.48. №1 P. 129-141.

61. Готовский M.A., Фирсова Э.В. Теплоотдача к жидкому металлу в трубе при наложении поперечного магнитного поля // Жидкие металлы в термоядерной энергетике. Труды ЦКТИ. Вып.264. Ленинград 1990. С.35-40.

62. Фирсова Э.В., Лебедев М.Е. Анализ экспериментальных данных по теплообмену при течении жидких металлов в трубах в поперечном магнитном поле. Отчет по НИР/ НПО ЦКТИ.-Л., 1991.

63. Miyazaki К., Inoue Н., Kimoto Т., Yamashita S., Inoue S., Yamaoka N. Heat Transfer and Temperature Fluctuations of Lithium Flouring under Transverse Magnetic Field // Journ. of Nuclear Sci. and Tech. 1986. V.23. №7. P.582-593.

64. Sukoriansky S., Branover H., Klaiman D., Greenspan E. Heat Transfer Enchancement possibilities and implications for liquid metal blanket design // Proc. 12-th IEEE Symp. on Fusion Engineering. Monterey. CA. Oct. 1987.

65. Branover H., Greenspan E., Sukoriansky S., Talmage G. Turbulence and feasibility of self-cooled liquid metal blankets for fusion reactors // Fusion Tech. 1986. V.10. P.822-829.

66. Молодцов А.А. Характеристики теплообмена от свинцового теплоносителя в оборудовании ЯЭУ при эксплуатационном содержании в нём примесей. // Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук, Н.Новгород. НГТУ, 2007 г.

67. Свиридов Е.В. Исследование гидродинамики и теплообмена при течении жидкого металла в поперечном магнитном поле: Диссертация на соискание ученной степени кандидата технических наук. М., 2002. - 102 с.

68. Полянская О.Н. Экспериментальное исследование теплообмена при течении жидкого металла в горизонтальной трубе в поперечном магнитном поле: Диссертация на соискание ученной степени кандидата технических наук. -М., 2003.- 119

69. Кудрявцева Е.В. Теплоотдача на начальном термическом участке при течении жидкого металла в продольном магнитном поле: Диссертация на соискание ученной степени кандидата технических наук. М., 1981. - 117 с.

70. Захватов, В.Н. Экспериментальное и расчетное обоснование применения свинцового теплоносителя в системе охлаждения бланкета токамака. // Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук, Н.Новгород. НГТУ, 2004 г

71. Дженкинс Г., Ватте Д. Спектраьный анализ и его приложения. Вып. 1. - М.: Наука, 1971. -115 е., Вып. 2. -М.: Наука, 1972. - 127 с.

72. Генин Л.Г., Свиридов В.Г. Введение в статистическую теорию турбулентности. М.: МЭИ, 1987. - 80 с.

73. Савинов. С.Ю. Теплообмен и гидродинамика тяжелых жидкометаллических теплоносителей в поперечном магнитном поле. // Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук, Н.Новгород. НГТУ, 2010 г.

74. Генин Л.Г., Иванова О.Н. Листратов Я.И. и др Использование уникальных научных стендов при создании распределенной учебной лаборатории коллективного доступа. Докл. Междунар. конф. «Информационные средства и технологии»-М.:Янус-К, 2002.-С. 14-17.

75. Пинаев, С.С. Исследование в обоснование применения свинец-висмутовой эвтектики в качестве теплоносителя бланкета термоядерного реактора. // Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук, Н.Новгород. НГТУ, 2002 г.

76. Ковалев С.И., Свиридов Е.В., Устинов A.B. Автоматизация лабораторного эксперимента / Под. ред. Г.Ф.Филаретова.-М.: Издательство МЭИ, 1999.-40 с.

77. В.Г. Свиридов, Н.Г. Разуванов, А.А. Шестаков, Теплообмен при течении жидкого металла в вертикальной трубе в поперечном магнитном поле/ Вестник МЭИ 2011. - №5. - С. 32-40.

78. Г.И. Димов, В.В. Закайдаков, М.Е. Кишиневский // Физика Плазмы, 2 1976 с. 597

79. Malang S. Design of Self-cooled Pbl7Li Blanket for a DEMO Reactor. Kernforschungzentrum Karlsruhe/ Workshop on requirement of fusion reactor blanket concepts. St.Peterburg Oct. 17-18, 1991

80. Разуванов Н.Г. Исследование МГД-теплообмена при течении жидкого металла в горизонтальной трубе. // Автореферат диссертации на соискание ученной степени доктора технических наук. М.:МЭИ, 201 I.e.