Моделирование дисперсных парогазожидкостных систем в элементах энергетических установок тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.14 ВАК РФ
|
Андрижиевский, Анатолий Альбертович
АВТОР
|
||||
|
доктора технических наук
УЧЕНАЯ СТЕПЕНЬ
|
||||
|
Минск
МЕСТО ЗАЩИТЫ
|
||||
|
1992
ГОД ЗАЩИТЫ
|
|
01.04.14
КОД ВАК РФ
|
||
|
|
||||
РГ6 од
2 6 ДПР ¡393ха-з:,:;я каук
лндшгаи в з с к из-т днатоли»: «ль - -г г о в эт
UÎSL
wTb х.'л
4.14
тзгшоккгика я колек^ляктая
лй?орегрерат диссгрт-ашл на солехакие ученой стел-«;; zoKTona техыг-пз-клх па^к
toqo
Рабога выполнена в Беларуси.
•¿-:отл?:™а прсбле:.: знесгзс:!:-:::
-;л:ад=:.ж: наук
Официальные оппоненты: доктор технических наук,
профессор Васильев Л.Л.
доктор технических наук, профессор Нигматулин Б.И.
докгор технических наук,
профессор Ковалев С.А.
Ведущая -:-5Гь.гЧзэц,:л: Физпко-энергетиче^кчП
институт (г.Обнинск)
2ацк-а состоит. " № " __1993 г. в 44 чагаэ
кэ сго-дангп сае^лглкзисогаьного сойота Д CJc.I-.0I пои -'-Нл с^мута тесло- и ^аососбмока лг. А. ■З.Лыкона" ¿¡! Беларуси по ац^у . улЛ.Есс^::::, 15.
С ццсоертыые? игься в бмб.тг-гстакй .'¿¡К "Ин'птг.-ут
1епло- 'г чзсссос:;к;1-1 ¡с,-.. .ч.ь.Ль'кс;^" АН 13б£а?уск»
ЛЕ1
:ореферзт разослан '' <2 " иу.1 г.
1 /
Ученый секретарь специализированного ,/
созета, канд. сиз.-мат.наук Й/^ С.К.Пс.г'реб:-
а
сдал ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность проблемы. В данной работе приведены результаты зучения и практических приложений одного из ванных разделов меха-ики и теплофизики многофазных сред, связанного с описание процес-ов тепломассонереноса (в основном конденсации и испарения) в дис-ерсных парогазонидкостных системах.
Актуальность и перспективность рассмотрения многофазных (в эм числе и однокомпонентных) систем с диспергированной фазой оп-еделяется их использованием в качестве теплоносителей, новых зи-эв топлив, компонентов химической технологии при создании высоко-ффективных тепломассообменных устройств.
Вместе с тем, широкомасштабное внедрение подобных систем сдер-лвается отсутствием базирующихся на достоверных математических мо-злях методов механизированного расчета характерных параметров.
В настоящее время, несмотря на разнообразие и многочисленность ^следований явлений переноса в гетерогенных многофазных системах, зе они носят специфический характер и могут быть, за некоторым ис-яючением, условно разделены на постановочные (предполагающие досрочно общую постановку проблем) и экспериментальные (с последую-зй попыткой интерпретации многофакторных зависимостей в критериаль-э-интегральном виде). И, как следствие этого, отсутствует инстру-знт в виде программных комплексов, ориентированных на типовые за-ачи и типовые тепломассообменные устройства, а такке необходимую
гепень достоверности расчетных результатов.
Целью работы является создание набора методик расчета специфи-зских гетерогенных смесей на базе математических моделей и программах комплексов различного уровня сложности, изучение с их помощью тределлющих параметров процессов переноса в дисперсных нарогазожид-
костных системах и реализация результатов этого изучения б виде практических приложений, включая разработку и описание серии моду; ных конструкций тепломассообменных устройств на базе, преимущественно, барботажных конденсационно-охладительных систем.
Научная новизна работы состоит прежде всего в том, что впервь для описания рассматриваемых тепломассообменных устройств и содеря щихся в них газожидкостных структур (и, в первую очередь, пузырьке вых), предлагаются систематизированные вычислительные алгоритмы, е основу которых положены базовые модели различных уровней сложности ориентированные на широкий круг типовых задач, а также реальные кс струкции и ситуации.
Разработка подобных алгоритмов потребовала помимо создания ор гинальных одномерных, пространственных и-комбинированных моделей п реноса в неоднородных двухфазных системах проведение серии численных и экспериментальных исследований, результаты которых также явл ются новыми и представляют самостоятельный научный интерес.
Перечень разработанных моделей и выполненных численных и экспериментальных исследований, а также результаты практических прило жений в виде базовых конструкций оригинальных смесительных конденс торов приведены ниже.
Практическая ценность результатов работы связана о возможност эффективного приложения разработанного набора методик к изучению различных реальных ситуаций в неоднородных парогазожидкостных системах в соответствии с достаточной для целей исследования или нужд практики глубиной проникновения в проблему.
Кроме того, предлагаемые конструкции тепломассообменных аппаратов смешения могут быть использованы при создании новых теплонап ряженных, экологически чистых и безопасных энергетических систем.
В предлагаемой работе автор защищает:
о
- одномерные и комбинироБанные модели яолидисперсньзс газсжид-
1
костных потоков, з том числе нестационарные сопряженные модели пузырьковых и капельных потокоз в условиях внешнего теплоподвода,модели адиабатических парокапельных потокоз с инертной твердой фазой (частицами) в канале переменного диаметра, модели стационарного и нестационарного барботажных слоев;
- пространственные (многомерные) модели процессов тепломассо-переноса вблизи граниш межфазовых,контактов, внутри элементов энергетических конструкций и в природных системах, включая модели конвективных (в случаях естественной и принудительной циркуляции) течений внутри и вне дискретных образований (пузырей, капель), модели нестационарного тепломассоцереноса под защитной оболочкой произвольной формы с внутренними тепловыделяющими элементами при возможном присутствии транспортируемых частиц (капель, твердых частиц), модельный модуль процессов переноса в нестационарном динамическом двухфазном слое и его модификацию для описания приповерхностных (с процессами испарения) слоев природных или промышленных водных охладителей;
- результаты численных реализаций комбинированных и пространственных моделей, включая изучение динамической стабильности двухфазных потоков, характеристик переноса в теплоизолированных проточных контактных элементах, термодинамических параметров проточного
и замкнутого барботажных слоев конденсаторов смешения и оригинальных систем локализации пара, параметров термоконвекции и внутреннего теплоподвода к менфазозой границе газового пузыря, характеристик конвективных течений и теплопереноса в многослойных пористых материалах и под защитными оболочками с внутренними тепловыделяющими элементами при граничных условиях всех видов, тепломассоперено-са в ячеистых парогазожидкостных структурах водных охладителей;
- результаты экспериментальных исследований устойчивости дисперсного "отека е одиночно;.: канале с электроо^отрезом, термодинамических параметров модельных элементов проточных кар^ота^нкх конденсаторов и систем локализации пара;
- результаты испытаний элементов энергетического оборудования и критериальные формы их обобщения, включая многотрудные парогенераторы, паковые системы и проточные контактные элементы энергетических стендов;
- базовые конструкции проточных <ар*ота^нкх конденсаторов с высокой и низкой паровой нагрузками, замкнутый барботажный конденсатор системы локализации пара, модульный барботажный элемент системы охлаждения с воздухоохлаждаемыми тепловыми трупами, смеситель ный конденсатор для парогазовых установок.
Достоверность полученных результатов основывается на сравнении результатов численного расчета с известными и полученными авто< ром экспериментальными данными, а также на качественном и количест венном анализе решения тестовых задач.
Апробация работы. Результаты диссертационной работы докладывались на международных, всесоюзных (межреспубликанских) и республиканских форумах, конференциях, семинарах и т.п., в том числе:
- Всесоюзном семинаре "Нелинейные волновые процессы в двухфаз ных средах" (г.Новосибирск, 1976);
- Ж конференции ИГФ СО АН СССР (г.Новосибирск, 1980);
- Всесоюзных конференциях "Теплофизика и гидрогазодинамика процессов кипения и конденсации" (г.Рига, 1980,1982,1986,1988);
- Всесоюзном семинаре "Обратные и сопряженные задачи тепло-массопереноса" (г.Киев, 1979);
- Всесоюзной конференции по тепломассообмену (г.Минск, 1984);
- I и П Международных форумах по тепло- и массопереносу (г.Минск, 1988,1992);
- У и У1 Всесоюзных конференциях "Диссоциирующие газы как 'енлоносители и рабочие тела АЭС" (г.Минск, 1981, 1983);
- Всесоюзном семинаре "Вычислительные методы и математическое :оделирование" (г.Минск, 1984);
- 1У Международной конференции "Термодинамика в ядерных ректорах" (г.Карлсруе, 1РГ, 1989);
- П Всесоюзном семинаре "Метастабильные фазовые состояния'-еплофизические свойства и кинетика релаксации" (г.Свердловск, 989) ;
- УШ Всесоюзной конференции "Двухфазный поток в энергетиче-ких машинах и аттпаратах" (г.Ленинград, 1990).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 52 печатных
аботы, выпущено 40 научно-технических отчетов, получено 6 автор-
ких свидетельств на изобретения.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения,
сти глав, выводов и приложений. Содержит 205 страниц основного зкста, включая 59 рисунков, 7 таблиц и библиографию из
34 наименований.
СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Во введении показана актуальность, практическая необходимость перспективность рассмотрения многофазных диспергированных сис-зм.
Отмечаются относительно слабая (по сравнению, например, с од-зфазными течениями) изученность подобных систем, а также труднос-I их математического моделирования, связанные с построением сопря-;нных систем уравнений сохранения, учитывающих общие структурные
фаметры и физико-химические свойства отдельных фаз.
В связи с этим определяется цели и методологические основы
данного исследования.
В первой главе рассмотрены методы моделирования гетерогенны с:.:есей и проведена постановка задачи исследования. Как показывав анализ, большинство попыток описания сложных процессов в дисперс ных средах базируется на известных уравнениях сохранения примени тельно к сплошным средам. При этом используется феменологический подход, связанный с использованием макропараметров и осредненных результатов кинетического анализа (например, процессов зародыше-образования или динамики эволюции одиночного дисперсного образования). Вместе с тем, своеобразие и многофакторность динамически процессов формирования полидисперсной структуры многофазных сред (включая и вероятностные процессы коагуляции и распада) не позво ляет, во многих случаях, сформировать по результатам этих исслед ваний полный набор замыкающих физических гипотез. Более того, пр совместном описании термодинамических параметров именно в моделя не очень высокого уровня сложности, как правило, требуется допол нагельная информация о микропроцессах не только вблизи поверхнос ти, но и внутри дисперсной фазы.
Как показывает анализ, большинство типов реальных течений моно- и полидисперсных смесей в каналах могут быть описаны в con ряженной постановке с достаточной для практики точностью на базе одномерных или квазиодномерных (по пространственной координате) стационарных и нестационарных моделей. Более сложные ситуации вс никают при рассмотрении замкнутых и проточных дисперсных парогазовых и жидкостных систем с заметными вихревыми течениями.
Примером традиционного метода представления дисперсных гете рогенных систем в виде гомогенных сред может служить приведенный во второй главе набор распределенных моделей пузырьковых и капе; ных структур, возникающих при течениях в каналах с внешним тепле
подводом (например, в системе парогенерирующих каналов). Построение подобных оригинальных моделей потребовало предварительного рассмотрения локальных характеристик дискретности двухфазных парообразующих систем (процессов образования, роста и отрьгеа пузырей в недогретой и насыщенной средах), а также кризисных явлений в зонах формирования паровой фазы. Дополнительным осложняющим фактором было наличие реакций диссоциации в рассматриваемом исходном веществе (диссоциирующей четырехокиси азота).
В основу моделей положены'сопряженные системы■одномерных нестационарных уравнений сохранения для потока и уравнений нестационарной теплопроводности для материала теплоподводящей среды. Принят традиционный набор допущений, включая представление в энтальпиях уравнения сохранения энергии, сферическую форму фазовых не-однородностей и монодисперсную структуру потоков. Последнее допущение следует признать оправданным, т.к. при наличии интенсивного внешнего теилоподвода данная структура формируется процессами на стенках каналов, а не в ядре потока.
Численная реализация совокупности этих моделей применительно к задаче описания динамической стабильности системы эквивалентных парогенерирующих каналов иллюстрируется рис.1,2, на которых соответственно представлены характерные профили массовой скорости теплоносителя (в данном случае диссоциирующей четырехокиси азота) на входе в канал в различных областях гидродинамической устойчивости и зависимость граничных скоростей от давления.
Отметим, что для средних и низких (относительно критической точки) дазлений наблюдается резкий переход от затуханий к развитию пульсаций массовой скорости, в то время, как для высоких давлений этот процесс носит более сглаженный характер. Последнее обстоятельство свидетельствует о большей инерционности (к развитию начального возмущения) двухфазной системы з области высоких дав-
лений.
Выявленные в работе особенности поведения двухфазных систем на границе областей динамической нестабильности в достаточной ме ре подтверждают правомерность использования распределенной модел монодисперсного потока при описании нарогенерирующих каналов.
В третьей главе представлены комбинированные модели полидис персных газожидкостных систем, использованных при описании адиабатических парокапельных потоков в каналах переменного диаметра, а также проточного и замкнутого (не проточного) барботажнех слое: Ниже, в качестве примера, приведена базовая модель одномер» го описания нестационарных процессов в полидисперсной пузырьково: системе с фазовыми превращениями:
э?т*. а см тх _ л (тч
Н "82 и>
+ —--" <зте<:М (2)
ЭЩт<+ ; (3)
ЗЬ Зг о***4 >
-Е- -31--(4)
+ (¿'-^ХГтеОу,
где = С^171'/V % - источник пара, связанный
замкнутостью динамического двухфазного слоя (например, ттарозое зостранство над зеркалом испарения з замкнутом барботахном кон-гнсаторе); - суммарный (с учетом области над зеркалом истта-
гния) паровой объем; V/", ~ параметры, отнесенные но-
)едством вероятностной нормированной функции распределения пузы-;й по размерам
[РЫОЬ ^
. 2
) всей дискретной фазе;(£5$>1,; ) ту - расшифровыва-
лся- по отношению к обобщенному параметру по соотношения
4 Ц та/
С1 э"*
^¡ЬпЬ^е*)^ ~ отнесенные к единице объема тепловые источники, зязанные, соответственно, с теплолереносом через менфазовую но-грхность и внешним тещюотводом; ^ - коэффициент сонро-
1вления и отнесенные к единице объема потери движущегося напора 1 трение, определяемые традиционно для пузырьковых систем;
Ль, та.*
(О.
о;
~ коэффициенты теплообмена с меайазовой поверхностью внут-I и вне дисперсной фазы; - поверхность пузыря размера ;
- сушларное число пузырей в единице объема ; с^Ь, та* - макси-1Льно возможный (при данных условиях) размер пузыря.
В (7) с|*= с!\jjd\fj, где &\к! - наиболее вероятное значени
-:ие.
S (S) могут определены с использованием
соответствующих чисел Нуссельта
N^ = 2+(fWCV5; N»in.c((iff?)*
где индекс "от " относится к скорости всплытия пузырей; коэффициент С и показатель степени (V определяются из решения задачи термоконвекции внутри пузыря при граничных условиях первого рода.
Условие отсутствия внешнего массоотвода предполагает возможность прорыва пара в нароЕой объем над зеркалом испарения. В это: случае в дополнение к системе (1)*(6) изменение термодинамически: параметров слоя в интервале времени <i"t может быть описано по двухступенчатой схеме как переход з область метастабильных состо
у
ний при начальных параметрах (Р,"^)^ » с последующим снятием ме тастабильности за счет расслоения пара:
t- I u
ПS' V'ir^' 7
met
at,
dm
;ли сделано с целью -троилл:сст;:прзЕать характерные особенности
строения подобных усложненных квазиодкомерных моделей "олидис-
грсных тотоков. Безусловно каждой типовой задаче соответствует ;ох набор дифференциальных, интегральных и критериальных замыка-
}их соотношений. Например, в модели толидисперсных парскапель-
:!Х потоков с инертной фазой в виде твердых частип в теглсизолиро-
шных каналах переменного диаметра вводятся дополнительная функ-
1Я распределения этих частиц и определенный из анализа экспери-
знтальных данных механизм их захвата каплями, а также соотЕетст-
пощие дифференциальные формы массовых балансов. Однако все эти
зансформапш базовой модели происходят на основе системы (1)-(6).
равной степени это относится и к титовки стационарным задачам.
Приведенные в третьей главе численные реализации базовой могли и всех ее модификаций проиллюстрируем на примере модельной тстемы локализации тара в составе газовой емкости высокого дав-гния и замкнутого барботанного конденсатора с нестационарным ди-1мическим двухфазным слоем.
На рис.3 тредстазлены профили давлений в емкости высокого дав-гния (индекс " Е ") и барботажном элементе (индекс "К.") рассмат-шаемой систем локализации при различных уровнях заполнения по-геднего (Но) .
Как видно из рис.3 данная пассивная система достаточно эффек-гвна по снижению давлений в элементах энергоустановок в аварий-сс ситуациях, что позволяет рекомендовать к внедрению целый ряд г промышленных аналогов.
По результатам приведенных в третьей главе численных реали-щий всех модификаций базовой модели полидисперсных пузырьковых парокапельных потоков делается вывод как о их универсальности, 1к и о перспективности практического использования соответствую-
щих тетло;.:ассооб:,:енкых контактных устройств с развитой капельной структурой и на основе барботажного слоя.
В четвертой главе проведено тестирование распределенных и комбинированных моделей полидисперсных газожидкостных систем по результатам экспериментальных исследований, выполненных при мето дологическом обосновании и непосредственном участии автора.
По нашей классификации к распределенным одномерным моделям еле,дует отнести модель дисперсного потока в условиях внешнего те лоподвода, численная реализация которой выполнена на примере задачи о динамической стабильности системы эквивалентных парогене-рирующих каналов с последовательным описанием зон пузырьковой, капельной и смешанной дисперсности.
Соответствующее экспериментальное исследование гидродинамической устойчивости дисперсного потока в одиночном канале с электрообогревом проведено на прогазожидкостном стенде Института ядерной энергетики АН Б ПГЖ-I. Экспериментальный участок был выполнен из трубки (сталь IXI8HI0T) круглого сечения ¡zflOxI мм и дл ной 8 м в виде змеевикового парогенератора с диаметром навивки и высотой соответственно равными 0,15 и 0,33 м. Подвод тепла к парогенератору осуществлялся непосредственным пропусканием тока ни кого напряжения через стенки канала по трехточечной схеме.
Эксперименты проводились с технически чистой диссоциирующей четырехокисью азота (содержание примесей азотной кислоты 0,2%)
л р
в диапазоне тепловых нагрузок - (1,7*4,3).10 Вт/м , давлений -
о
1тЗ МПа, массовых скоростей ~ 200 кг/(м с) и степеней дросселиро вания экспериментального участка - 1,3*1,6.
В экспериментальном исследовании был принят еле,дующий порядок вывода парогенерирующего канала на пульсацпонный режим работы. С достижением системой полной тепловой стабилизации на задан
ном устойчивой режиме переход в область динамической нестабильности работы экспериментального участка осуществлялся ступенчатым (с троме:куточными остановками на 5-10 минут) понижением перепада давления на входном дросселирующем устройстве до появления колебаний кассовой скорости.
За границу устойчивых и неустойчивых состояний принимался режим, в котором отклонения массовой скорости на входе в экспери-яентальный участок от номинального составляли ¿(15*20)% и в даль-1ейшем продолжали увеличиваться.
Корреляция экспериментальных данных по граничным массовым :коростям (проводилась по расчетной методике на основе магматической модели дисперсного потока в условиях внешнего тепло-юдвода с учетом определяющих факторов динамической устойчивости ;вухфазного состояния: давления, дросселирования и геометрии паро-'енерирующего канала, уровня и неравномерности распределения по го длине удельных тепловых нагрузок и т.д. Степень соответствия асчетной методики экспериментальным данным иллюстрируется, в частости, рис.4а, на котором представлена зависимость отношения экс-ериментальных и расчетных значений граничных мас-
овых скоростей от величины • следует из рис.4а, рас-
етная методика с удовлетворительной точностью описывает экспери-енталъные данные.
В целом проведенное экспериментальное исследование показало истоверность численного анализа и, соответственно, тестируемой тематической модели. Вместе с тем возникает вопрос: в какой стегни подобная модель позволяет описывать реальные многотрудные си-гемы? Как показало экспериментальное изучение парогенератора на эупномасщтакном энергетическом стенде "Вихрь-2",реальная динами-гская система отлетается повышенной устойчивостью. Исключение со-
ставили режимы с соотношение:; экспериментальных и расчетных значений граничной массовой скорости*'0,5. Характер возникающих при этс пульсаций давления иллюстрирует рис.46.
Таким образом, применительно к реальной многотрубной системе расчетные значения критической массовой скорости, определенные по модели одиночного канала, характеризуют верхнюю границу области не устойчивых состояний (нестабильность отдельных каналов), которую можно определить как "локальную неустойчивость". Возникновение и развитие "локальной неустойчивости" внешне проявляется в снижении тепловой эффективности суммарной поверхности теплообмена.
Непосредственное тестирование более сложной (по нашей классификации) модели полидисперсных парокапельных потоков в теплоизолированных каналах представлялось крайне затруднительным в связи с отсутствием локальных характеристик и малой- информативностью имеющихся интегральных термодинамических параметров о характере межфазовых взаимодействий.
С другой стороны, характерной особенностью реальных адиабатических парокапельных потоков является сопутствующий массоперенос примесных частиц. В связи с эти:.! появляется возможность более убедительного тестирования исходной математической модели по результатам экспериментальных исследований локальных взаимодействий примесей с несущей фазой. В этих целях исходная модель дополняется уравнением движения частиц, а также дополнительной функцией распре деления и механизмом захвата этих частиц каплями.
Для замыкания данной дополнительной системы уравнений сохранения рекомендована критериальная форма для определения вероятности захвата, которая получена по результатам обобщения экспериментальных данных, полученных в Институте ядерной энергетики АН Б при испытании модельного контактного элемента на стенде "Вулкан-
5Т":
и> = 3. Щ ¡и, ( / ( о. ? + ,
^де - критериальное число Стокса.
Результаты тестирования на базе экспериментальных данных Джонсона расширенной модели полидисперсных парокапельных потоков с инертной фазой в виде твердых примесных частиц приведены на рис.о. Дан-1ый рисунок иллюстрирует соотношение опытных и расчетных локальных ¡начений коэффициентов эффективности улавливания каплями частиц раз-гичной природы и различного размера в конфузоре экспериментальной 'рубы Вентури. Из приведенного сравнения можно судить о достовернос-■и исходной модели, т.к. массоперенос примесных частиц непосредст-¡енно связан с 'формой и размерами межфазовой поверхности.
Тестирование математической модели стационарного динамического [вухфазного слоя проводилось на основе экспериментальных данных, по-гученных при непосредственном участии автора на энергетических стен- ! (ах Института ядерной энергетики АН Б в серии испытаний мо,дульных >лементов проточных барботажных конденсаторов с диссоциирующей четы-юхокисью азота. Базовый модуль экспериментальных конденсаторов сме-[ения представлял собой затопленный вертикальный канал прямоугольной гармы, внутри которого располагались 40 гладких труб 0 22x1.6 мм и длиной рабочего участка 0.7 м.
Комплекс экспериментальных исследований выполнен в следующих диапазонах определяющих параметров: давлений - 0.1*0.5 !'Па, темпе-)атур пара на входе - 320*370 К, расходов теплоносителя - 0.03*0.2 :г/с, содержания неконденсируемых газовых примесей (азота) до 30^.
В результате анализа большого количества экспериментальных ;анных, прежде всего, рекомендована следующая корреляционная зависимость для коэффициентов тепло о'т дачи к трубчатой поверхности ох-:аждения
где критериальные числа St г Re , Fh отнесены к приведенной скорости пара. Кроме того, по результатам этих исследований делается вывод об удовлетворительном совпадении расчетных и экспериментальных интегральных характеристик.
Дополнительный интерес представляла серия экспериментов на модуле барботажного конденсатора змеевикозого типа, которая показала устойчивость совместной работы и плавную динамическую реакци трех параллельно включенных опытных секций.
Вместе с тем, более убедительным представляется тестирование модели динамического двухфазного слоя (з данном случае нестационарного) по результатам экспериментальных исследований теплообмен и гидродинамики в замкнутом конденсаторе смешения установки "Модель" Института ядерной энергетики.
Экспериментальный участок представлял собой колонну из молиб денового стекла объемом 4,3 л,в которую через сосредоточенное cor ротивление,£в котором реализовывались условия эквивалентные проце су Джоуля-Томсона) сбрасывался высокотемпературный пар из емкости высокого давления объемом 18,3 л. Во всех опытах поддерживался пс тоянный начальный уровень температуры и давления перегретого паре в емкости высокого давления и давления насыщенного пара в конденс торе, которые были равны 423 К, 2,5 и (0,4*0,5) Lffla, cooтзeтcтвe^ На рис.6 представлены наложенные на экспериментальные данные характерные профили Ре="££Ь) ,"Че= "f(£) (кривые I) и Тц г. 4" (."t) (кривые 2), полученные по квазиодномерной модели полида персного нестационарного динамического слоя при условии OTCyTCTBt внутренних стоков тепла. Как следует из рис.6, имеется хорошее сс
ласие экспериментальных и расчетам данное.
По результатам всего комплекса представленных в четвертой главе экспериментальных исследований делается выгод о достаточно:.: для нужд практики уровне достоверности численных реализаций предлагав-~ мых распределенных и комбинированных моделей моно- и полидисперсных газопарожидкостных систем. ;
3 пятой главе приведены элементы пространственного моделирования нестационарного тепломассоперекоса з дисперсных парогазожидкост-ных системах.
Необходимость в подобных моделях возникает при рассмотрении замкнутых и проточных дисперсных парогазожидкостных систем с заметными вихревыми течениями. Типовыми примерами подобных систем могут служить циркуляции в различного рода полостях, под защитными оболочками энергетического оборудования, в природных водных системах и т.д. В этих случаях необходимо предварительное построение двух-и трехмерных (по пространственной координате) моделей, т.е. использование методов пространственного моделирования.
Соответствующая базовая модель реализуется численным интегрированием нестационарных уравнений сохранения пассы, импульса и тепловой энергии, составленных в цилиндрической системе координат
2 ) для случая несжимаемой жидкости:
L_3ímd+ 3J5V) л (9)
Y- ЗУ- 9Z '
a(?u,). i з(рцЛ) + зЬиу)-_з_р . i /njüv
(10)
3t
U3v). i m^), ЭР (ш
lt~ Y ЗУ- 3? " 32
э /0 \ з /... / аи, з^ч
ТЕ" ^ТГ^7 9? -М hCgy.it- + , Э2Т .НП пзт (12)
3 2* а«- а*- эг 32
Новый уровень сложности базовой модели требует, безусловно, специфических методов ее реализации в виде численных алгоритмов и программных комплексов. Так, например, применительно к упомянутой г даче термоконвекции внутри области произвольной формы базовая моде! в приближении Буссинеска трансформируется по методу Патанкара на щ странственных сетках (рис.7) в систему дискретных алгебраических аь логов вида
С
где: Ф^- обобщенная зависимая переменная в узловой точке Ь ; ^ - ч ело рассматриваемых ,для определения ф^ узловых точек; - коэффиг енть;, учитывающие связи между ф^ ; $ - свободный член, обобщен ная проводимость; ^ - массовая скорость.
Иллюстрацией приложения пространственной модели к описанию не стационарной термоконвекции в замкнутой (в данном случае сферической) полости при граничных условиях первого рода могут служить рис. 9. Так на рис.8 показаны различные фазы формирования и распада мик-роциркуляций в период формирования устойчивых циркуляций во всей об ласти. Интенсивность этих процессов, а также вид осредненного по вс поверхности числа Нуссельта, характеризующего, скажем теплоподвод с стороны дисперсной газовой фазы к межеазовой границе, иллюстрируете
рис.9, где^тац модули максимальных (по всей расчетной облас-
ти) значений компонентов скорости циркуляции. Заметит.!, что критериальная форма для числа Нуссельта
= 2.3^0,°"'*
построенная по результатам решения данной пространственной задачи, используется для замыкания описанных выше комбинированных одномерных моделей полидисперсных динамических двухфазных слоев.
Проиллюстрируем также приложение базовой пространственной модели в сопряженной постановке (с подключением соответствующих уравнений нестационарной теплопроводности с источниковыми членами для тепловыделяющих знутриобъемных элементов) к описанию типовой задачи те-пломассопереноса под защитной оболочкой энергетического оборудования при еле,дующем наборе граничных и начальных условий
А л £ л Л А
и,^ = 01р = 0>т=(тв)т. при
или
или
при 1г=1г/$ье^
/
^ ~ ( т.
л ,л а а
^ = (С*** (Те* -Т5^,ех))ги ^У-0,р=0,ТН при
и соответственно для внутренних элементов
А /ч _ С - А , ^ /X /Ч
_ 1 . 1П/
Л А , А
= 0 , Р=0,Т=(Т^')п,1т# при У =
■ а,9= о , Р=о )т=(т0)Г1. при о
где: О/ - безразмерный обобщенный параметр О/;индексы: Ги - определяет соответствующую (заданную) непроницаемую внутреннюю область; ГО- -здесь определяет соответствующие (заданные) зоны внутренних или внешних поверхностей.
Характерный вид возникающих в таких конструкциях циркуляиий показан на рис.10. При необходимости описания перемещений под защитной
оболочкой трастартируеыых частиц (например, капель, при капельном орошении объема) рассматриваемая пространственная модель дополняется. уравнениями .для компонент скоростей этих частиц и их объемной кс нцентрации
• з-ь 2' 3"Ь аТ^'
о __ ш<" (V -Vл + ^ + зу _ а^сч +
^ 3"Ь ад* ] ^ 2 зь н >
I
at 31- дг >
где: < и.; - компоненты скорости транспортируемой частицы среднеста тистического размера, и. - как и прежде, компоненты скорости несущей фазы.С-ьу- - концентрация транспортируемых частиц.
В описанных в третьей главе 'математических моделях динамического двухфазного слоя (ДЦС) собственно многомерное моделирование опосредованно выполнено только для .дискретной паровой фазы. Это при водит к необходимости нивелировать его результаты осреднением применительно к нуждам одномерного описания жидкой фазы. Распространение принципа пространственного моделирования и на жидкую фазу безусловно усложняет задачу описания ДЦС, но в то же зремя и значительно повышает его достоверность. Кроме того, данный подход просто необходим при рассмотрении дисперсных парогазожидкостных систем с периодическим изменением локальных термодинамических параметров (например, постоянно обновляющихся поверхностных переохлажденных слоев
водяных охладителей при их принудительной газовой турбулизации). Та-
кая математическая модель содержит сопряженное описание конвективных течений как внутри, так и зне дисперсной фазы (т.е., последова--тельное использование исходной модели) с заданием условий связи на межфазовой Гранине (нормальных и касательных напряжений, условий фазового перехода, согласованных скоростей и температур фаз, условий непроницаемости, стабильности формы дискретного образования и т.п.).
Кроме того, для задачи моделирования нестационарных приповерхностных переохлажденных слоев вводится суммарный тепловой поток, связанный как с конвективным' тепло'отводом, так и с испарением жидкости. В пленочном приближении данная конвективно-диффузионная задача переноса испарившейся влаги и тепла аппроксимируется граничным условием
/
" Klfwth CMft-c'tt" l
где: 1)" - коэффициент диффузии пара концентрации с"в воздухе; I -характерный линейный размер приповерхностной конвекции; индексы:ООП, е\Г - относятся к отводу тепла с поверхности за счет конвективного переноса и испарения, соответственно; S-f ,с>° — относятся к поверхности и удаленной от нее области, соответственно; Sg- - парогазовая смесь.
Иллюстрацией возникающих в описанной динамической газожидкостной ячеистой структуре микроциркуляции жидкости (связанные с термоконвекцией и вынужденной конвекцией) является рис.11, на котором приведены характерные функции тока в приповерхностном слое, полученные при численной реализации данной пространственной модели.
Заметим, что граничные значения размеров и период возникновения дисперсной фазы в узлах ячеистой структуры, а таете характерные размеры самой расчетной ячейки можно определять из решения системы уравнений (1)*(6) как структурные характеристики одномерного нестационарного динамического двухфазного слоя с использованием величин объемного слоя и числа пузырей в единице объема. При необходимости теплообменные характеристики расчетной ячейки могут быть о( реднены посредством функции распределения пузырей по размерам.
Описанная процедура определяет возможное совместное и раздел] ное использование данного двухмерного модельного модуля нестациона] ного динамического двухфазного слоя и его квазиодномерного аналога
Таким образом, в дисперсных системах локальные термодинамические параметры которых характеризуются совместным воздействием всего ансамбля всплывающих пузырей (например, барботажные слои конденсаторов смешения) достоверное описание реальных физических процесс! возможно на основе одномерных распределенных или комбинированных м< делей. В системах же с определяющей микроциркуляцией вблизи дискре1 ной фазы соизмеримой с характерным размером структуры динамическое слоя необходимо пространственное моделирование.
Безусловно возможны и комбинации этих моделей. Один из таких примеров приведен выше.
В шестой главе описаны базовые конструкции смесительных конденсаторов, определяющие параметры которых рассчитаны с использова нием разработанных методик: проточных барботажных конденсаторов с высокой и низкой паровой нагрузкой, замкнутого барботажного конден сатора системы локализации пара, барботажного элемента системы охлаждения с воздухоохлаждаемыыи тепловыми трубами и смесительный (п рогазокапельннй) конденсатор (охладитель) парогазовых установок. Все перечисленные теплообменные устройства сконструированы по моду
ному типу и могут быть использованы в составе энергетических установок любой мощности.
3 Приложениях приведены тексты управляющих программ программных комплексов, созданных на основе представленных выше базовых моделей дисперсных парогазонидкостных систем.
Основные результаты и выводы
1. В результате выполнения комплекса научно-исследовательских и расчетных работ осуществлено "решение крупной научно-технической задачи - созданы предпосылки для широкомасштабного внедрения нового класса высокоэффективных промышленных тепломассообменных устройств на базе преимущественно барботажных конденсационно-охлади-тельных систем.
Решение данной задачи включало создание вычислительных алгоритмов, натурные испытания модельных образцов на энергетических стендах и разработку мо,дульных конструкций конденсационно-охлади-тельных устройств различного назначения с дисперсной парогазожид-костной рабочей средой.
2. Разработанные методы расчета базируются на оригинальных математических моделях и программных комплексах различного (но достаточного для конечных целей) уровня сложности и охватывают широкий круг типовых практических задач.
Первому уровню сложности описания на основе одномерных (по пространственной координате) систем уравнений сохранения поставлены в соответствие практически все виды вынужденных течений пузырьковых и капельных потоков в каналах и смесительных аппаратах различной конфигурации.
К более высокому уровню сложности отнесены пространственные модели на основе многомерных уравнений сохранения, описывающие
парогазовые и жидкостные системы с заметными вихревыми течениями. В качестве типовых задач пространственного моделирования рассмотрены: микроциркуляции и тепломассоперенос внутри и вне дисперсной фазы (пузыря, капли), термоконвенция в замкнутых однофазных полостях и под защитными оболочками тепловыделяющего энергетического оборудования с возможным капельным орошением, вынужденная и естественная конвекция в открытых водных охладителях с барботажной интенсификацией.
3. Комплекс одномерных методик расчета включает модели как монодисперсных, так и полидисперсных двухфазных смесей.
Совместная численная реализация математических моделей монодисперсных пузырьковых и парокапельных потоков в обогреваемых каналах позволила получить информацию о границах областей динамической нестабильности химически инертных и химически реагирующих дисперсных систем (на примерах воды и диссоциирующей четырехокиси азота) и предложить номограммы и реперные соотношения, включающие характерные термодинамические и геометрические параметры. Достоверность данной информации и практических рекомендаций подтверждена испытаниями модельных образцов и многотрубных систем на стендах
Института ядерной энергетики АНБ ("ПГЖ-1", "Вихрь-2") в диапазоне
р
тепловых нагрузок (17-43) кВт/м , давлений (1-4) МПа и массовых о
скоростей-v200 кг/м «с.
По результатам численных и экспериментальных исследований делается, в частности, вывод о повышенной динамической инерционности реальных многотрубных конструкций, а также общий вывод, об эффективности методов одномерного моделирования проточных дисперсных парогазожидкостных систем.
4. Разработаны одномерные модели описания полидисперсных структур применительно к течениям адиабатических парокапельных потоков
в каналах переменного диаметра, а такие пузырьковых систем в стационарных и нестационарных, проточных и замкнутых барботажных слоях.
Существенным отличием данных моделей от традиционных интегральных моделей и моделей монодисперсных потоков является детальный учет локальных межфазовых тепломассообменных процессов и конвективных течений вблизи и внутри отдельных дискретных образований (пузырей, капель), массопереноса через межфазовую поверхность примесных частиц и газовых примесеи, введение интегралов осреднения и нормированных вероятностных функций распределения фазовых неоднород-ностей по характерным линейным размерам, двухступенчатого механизма теплопереноса от системы пузырей к динамическому двухфазному слою и далее к погруженной поверхности охлаждения, а также механизма дополнительного расслоения пара внутри пузырей и в свободном паровом объеме замкнутого барботажного слоя.
5. Численная реализация моделей полидисперсных структур позволила уточнить ряд локальных менфазовых параметров и необходимые условия их учета, определить удельные характеристики рассматриваемых тепломассообменных устройств, выработать ряд практических рекомендаций по их конструированию, эксплуатации, областях использования, а также методикам проведения стендовых испытаний модельных образцов.
В частности, определены параметры нормировки вероятностных функций распределения по соответствующим числам Вебера (для келель-ных структур: 7,5 - наиболее вероятное значение; 2,22 - минимальное, максимальное значения), соотношения внешнего и внутреннего межфазовых чисел Нуссельта (при этом-показано, что внутренний теплопод-вод становится соизмерю.! с внешни?.! при перегревах пара ^ 50-100 К), предложено критериальное соотношение для коэффициентов инерционного захвата примесных частиц полидисперсной капельной структурой и оценена достоверность локального описания межфазовой поверхности
по результатам сравнения с экспериментальны™ данными ряда авторов по эффективности улавливания частиц различной природы и размера, рекомендован диапазон оптимальных значений давлений (до 1,2-1,4 МПа) и динамических напоров (с учетом критических величин приведенных скоростей пара)в проточных барботажных слоях с внутренними стоками тепла.
Особый интерес представляют результаты изучения нестационарных динамических двухфазных слоев замкнутых конденсаторов смешения, которые.предлагаются в качестве высокоэффективных элементов пассивных систем локализации аварийных выбросов пара. В частности, определено, что при условии (Te/T^^r Const относительный уровень сброса на стабилизированном участке слабо зависит от начального давления сбрасываемого пара. При этом соотношение модельных объемов конденсатора и локализуемого пара может составлять величину ~ 0,1.
6. Проведено экспериментальное изучение динамических и тепло-обменных характеристик барботажных слоев на одиночных или параллельно включенных модельных барботажных конденсаторах с диссоциирующей четырехокисью азота на энергетических стендах Института ядерной энергетики АНБ "Д1-П", "УВД-200", и "Модель" в диапазонах давлений
- 0,1-0,5 МПа, температур пара - 320-370 К, расходов теплоносителя
- 0,03-0,2 кг/с, содержания неконденсируемых примесей до 30% для проточных (стационарных) слоев и температур и давлений перегретого пара на входе, соответственно, 423 К, 2,5 МПа для замкнутых (нестационарных) слоев.
По результатам экспериментальных исследований делается, прежде всего, вывод о высокой возможной теплонапряженности подобных контактных, устройств, а также их повышенной устойчивости к внешним и внутренним возмущениям термодинамических параметров. Кроме того, рекомендована следующая корреляционная зависимость .для коэффишен-
тов теплоотдачи к затопленной поверхности охлаждения
St*-0.0«(ReV)-"2^')"^,
где критериальные числа Si* , Не* > ~ отнесены к приведен-
ной скорости пара.
Выполненный кошлекс численных и экспериментальных исследований подтвердил достоверность модельных аналогов барботажных слоев и позволил выработать ряд рекомендаций по выбору их оптимальных термодинамических параметров. _
7. Разработаны модели пространственных конвективных течений внутри и вне дисперсных образований, в элементах конструкций сложной формы с внутренними тепловыми источниками, в природных и промышленных замкнутых водных системах.
Численная реализация модели термоконвекции внутри замкнутой полости при граничных условиях первого рода позволили оценить время установления квазистационарных параметров внутри дискретной фазы и сравнить его с характерным временным формирования полидисперсной структуры при данных термодинамических параметрах.
По результатам этих исследований получена критериальная форма для чисел Нуссельта, характеризующих осредненный теплоподвод к межфазовой поверхности со стороны дискретной фазы
(f/«,inf),4= 2.9f Ra0-'8
8. Расширение базовой пространственной модели за счет введения дополнительных уравнений нестационарной теплопроводности для внутриобъемных элементов с тепловыми источниками позволило использовать ее при описании процессов тепломассопереноса под осесиммет-ричной (произвольной формы) защитной оболочкой энергетического оборудования с тепловыделяющими (или теплопоглощающими) конструктивными элементами при граничных условиях всех видов.
Численная реализация данной модели позволила выделить зоны с различной интенсивностью вихревых течений и, соответственно, неоднородностью полей температур при различных способах охлаждения защитной оболочки.
Дальнейшей модернизацией модельного аналога явилось его преобразование к нуждам описания специфической дисперсной структуры, возникающей при распылении под защитной оболочкой капельной влаги,
9. Разработана усложненная пространственная модель дисперсных парогазожидкостных систем, которая в качестве составных частей включает сопряженное описание естественной и вынужденной конвекции внутри дискретной фазы и в ячеистой парогазожидкостной структуре, образованной системой всплывающих в жидкости пузырей.
Численная реализация подобной модели позволяет изучать периодические процессы обновления переохлажденных приповерхностных слоев замкнутых водных охладителей с учетом поверхностного испарения и конвективно-диффузионного переноса испарившейся влаги. Кроме того, данная модель может составлять двухмерный модуль программ расчета нестационарного динамического двухфазного слоя в конденсаторах смешения.
10. По результатам численной реализации всего комплекса моделей дисперсных парогазожидкостных систем и серии экспериментальных исследований разработаны и рекомендованы к внедрению оригинальные конструкции барботажных конденсаторов с высокой и низкой паровыми нагрузками, барботажных конденсаторов пассивной системы локализации аварийных выбросов пара, барботажных элементов систем охлаждения с воздухоохлаждаемыми тепловыми трубами, смесительных Спарока-пельных) конденсаторов для парогазовых установок. Конструктивные элементы этих аппаратов защищены авторскими свидетельствами.
Предлагаемые з работе модели и вычислительные алгоритмы, а ■акже полученные с их помощью результаты могут быть использованы в 1нергетике, химической технологии, машиностроении при разработке но-!ых типов теплообменного и технологического оборудования, создании штоматизированных систем управления и САПР различного назначения.
Основные условные обозначения
-радиальная и осевая пространственная координаты; Ь - время; Р - давление; Т - температура; М - скорость одномерного движе-1ия; и,,V _ компоненты скорости конвективных течений по координатам У",2 ; & - диаметр; Н> - объемное паросодержание; $ - плотность; I, - энтальпия; т - масса; - массовый, тепловой источники;
о< - коэффициент теплообмена; Ц - тепловой поток; X - скрытая теплота фазового перехода; ¡А - коэффициент динамической вязкости, юлекулярный вес; & - обобщенный параметр; I - линейный размер; Н - высота; Я - единичный вектор в направлении движения; % - ве-стор гравитационного ускорения; Ми^б,^ Иа^ ¿г Ро - критериальные числа Нуссельта, Рейнольдса, 5руда, Прандтля, Рэлея, Гра-:гофа, Стэнтона, Фурье. Индексы: /,// - жидкая, парозая фазы; Ь - пу-¡ырь; ^ - газ; 1> - транспортируемая частица (твердая, жидкая);0 -¡эчальное значение; основная масса жидкости; Б - линия насыщения; V - относится к единице объема; ПК - двухфазная смесь; # -харак-'ерная величина; П1 - массовое значение;¡п£ - межфазовая поверхность;
I - принадлежит множеству-[СЦ,}; ех^п - относится к наружной, внут-эенней относительно замкнутой поверхности областям-газовая ем-сость высокого давления, барботажный конденсатор в составе модельной жстемы локализации; 1 - относится к текущему моменту времени; -ирогазовая смесь ^^йУ^ - наиболее вероятное, максимальное, сум-ларное значения.
Основное содержание диссертации опубликовано з печатные изданиях и среди пил;
1. Андрижиевский A.A., Немцев В.А. Динамика пузырей при кипении диссоциирующей четырехокиск азота // Нелинейные волновые процессы в двухфазных средах. - Новосибирск: ИТЭЮ АН СССР, 1977.
- С.322-330.
2. Андрижиевский A.A., Михалевич A.A., Немцев В.А. Сопряженная задача нестационарного течения диссоциирующей четырехокиси азота в парогенерирующем канале // Инж.-физ.журн. - 1977. - Т.33.
- 1.®б. - С.993-1000.
3. Андрижиевский A.A., Долженкова Г.Г., Немцев В.А. Обобщение опыт' ■ ных данных по теплообмену при кипении диссоциирующей четырехокиси азота в вертикальной трубе // Изв. АН БССР. Сер.ШЭН.
- 1978. - Я. - С.73-78.
4. Андрижиевский A.A., Михалевич A.A., Немцев В.А. Сопряженная задача описания гидродинамической устойчивости двухфазного химически реагирующего потока // Обратные и сопряженные задачи тепломассопереноса. - М.: АН СССР, 1979. - С.85-91.
5. Экспериментальное исследование гидродинамической устойчивости двухфазной химически реагирующей системы. / Андрижиевский A.A., Михалевич A.A., Немцев В.А., Сокольчик В.А. // Изв. АН БССР. Сер.Ш. - 1979. - Г-3. - С.63-67.
6. Экспериментальное исследование характеристик динамического двухфазного слоя четырехокиси азота в замкнутом конденсаторе смешения. / Андрижиевский A.A., Зайцев В.И., Ковалев С.Д. и др. // Изв. АН БССР. Сер.ШЭН. - 1980. - ?Г4. - С.53-58.
7. Андрижиевский A.A., Трифонов А.Г. Тепломассоперенос при совместном течении адиабатического потока и потока твердых частиц в канале переменного диаметра. // Исследования гидродинамики и тепломассообмена в двухфазных системах. - Новосибирск: ИТЗ СО АН СССР, 1980. - С.73-78.
з. Экспериментальное исследование тепло- к массопереноса з процессе очистки диссоциирующего газового теплоносителя. / Андри-жиевский A.A., Вида Л.А., Ермащкезич З.Н. и др. // Изв. АН БССР. Сер. 2Ш. - i960. - Г4. - С.125-125. - Дэп. в ВИНИТИ 06.08.60, Г' 3462-80 Деп.
9. Андрижиевский A.A., Трифонов А.Г.Депломассоперенос при обтекании капли химически реагирующим потоком // Теплофизика и гидродинамика процессов конденсации и кипения. - Рига: РПИ, 1982.
- С.215-218.
10. Моделирование процессов тепломассопереноса в адиабатических парокапельных потоках. / Андрижиевский A.A.Михалезич A.A., Нестеренко В.Б., Трифонов А.Г. //Изв. АН БССР. Сер.ЗЭН. -1983. - К. - С.63-69.
11. Андрижиевский A.A. Динамическая устойчивость работы системы неэквивалентных парогенерирующих каналов. // Диссоциирующие газы как теплоносители и рабочие тела АЭС. - Мн.: №10 АН БССР, 1982. - C.I45-I5I.
12. Численное моделирование нестационарного тепломассообмена вблизи поверхности дискретной фазы. / Андрижиевский A.A., Зайцев
B.И., Лукашевич А.Г., Трифонов А.Г. // Вычислительные методы и математическое моделирование. - М.: ИПМ АН СССР, 1984. -
C.84-86.
13. Андрижиевский A.A., Шарый A.B. Экспериментальное изучение теплообмена в барботажном конденсаторе с диссоциирующим теплоносителем. // Тепломассообмен-УП. - Мн.: ИТМО АН БССР, 1984. -С.38-41.
14. Андрижиевский A.A., Михалевич A.A., Трифонов А.Г. Гидродинамические характеристики и эффективность работы контактных элементов аппаратов мокрой очистки газа // ^нж.-фпз.::-:урн. - 1965,
- Т.49, То. - С.733-737.
15. Математическое моделирование процессов теплообмена в дисперсных средах / Андрижиевский A.A., Зайцев В.И., Лукааевич Л.Г., Трифонов А.Г. // Проблемы АЭС на диссоциирующем теплоносителе. - Мн.: ИЯЭ АН БССР, 1985. - С.135-138.
16. Андрижиевский A.A., Зайцев В.И., Михалевич A.A., Трифонов А.Г. Тепломассоперенос в барботажных системах с внутренним теплоот-водом при наличии фазовых превращений // Тепломассообмен - Минский международный форум. - Мн.: ИТМО АН БССР, 1988. - С.48-56.
17. Андрижиевский A.A., Зайцев В.И., Трифонов А.Г. Тепломассоперенос через межфазовую поверхность при конденсации пара в барбо-тажном слое // Теплофизика и гидродинамика процессов кипения и конденсации. - Рига: PIM, 1988. - С.75-76.
18. Андрижиевский A.A., Трифонов А.Г. Моделирование процесса сброса пара в замкнутый объем с барботажным слоем // Метастабиль-ные фазовые состояния. - Свердловск: УНЦ АН СССР, 1989. -
С.215-216.
19. Attdv-izhievskij A. A.,MikU£evich A.A. JVi-fonov КЛ. Simulation. of BuuftUing Condensation, with defe^nce to Vapoair He(>ea$ Integrity System // Ppoceed. Int. Topical Meeting
on. MUHETH.Kout^svabe- P-92f-352 .
20. Андрижиевский A.A., Михалевич A.A., Трифонов А.Г. Пространственное моделирование дисперсных парогазожидкостных систем. // Тепломассообмен - ММФ-92. Тепломассообмен в дзухфазных системах. - Минск: ИТМО АН Б, 1992. - Т.4. - С.8-15.
По материалам диссертации получены авторские свидетельства
I423I6, 156905, 850184, 927014, 999723, I2I5482.
Рис.1.Динамическая нестабильность работы парогенерирующихгнаналов: 1,3 - области динамической устойчивости, неустойчивости, 2 - переходная область
Рис.2. Зависимость граничных массовых скоростей от давления
Рис.3. Расчетные профили давлений в элементах модельной системы локализации: Рк, Ре -штриховая,сплошная линии; 1,2,3,4,5 -И1/Н к. =0.1,0.28,0.8,3.12,7.2
С4г 0.2 М Па
б
□ -1 ы-г о -5 +-4 V-*-
о О + о7 V , у 0 о о + О ТГ . - о
¿> 0 Л □ Л О д □ п 0 V си
Я) мо гс
Рис.4. Экспериментальные параметры динамической стабильности парогенерирующих
каналов:а - одиночный канал,В" - реальная многотрубная система; 1,2,3,4,0 -Р = 1.1,1.6,2.2,2.6,3.0 МПа; С =Вм; с! -Ьмм
О 0.0 г 0.4 2-,м
Рис.о. Сравнение результатов численного исследования с экспериментальными донными Джонстоня: _[_ - сульфат амо-ния(^т= 1.2 мкм ),
