ИНТЕНСИФИКАЦИЯ ТЕПЛООБМЕНА ВОЗДУШНЫХ ТЕПЛООБМЕННИКОВ АВАРИЙНОГО РАСХОЛАЖИВАНИЯ И СУХИХ ГРАДИРЕН АЭС С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ВОДОВОЗДУШНОГО АЭРОЗОЛЯ (ТУМАНА)

Translated title of the contribution: Heat transfer intensification in emergency cooling heat exchanger of nuclear power plant using air-water mist flow

Research output: Contribution to journalArticle

Abstract

Современные атомные электростанции оснащаются пассивными системами аварийного отвода тепла от оборудования при возникновении аварийных ситуаций к конечному поглотителю (воздуху окружающей среды). При
этом интенсивность отвода тепла к воздуху с наружной поверхности теплообменников, обеспечиваемая естественной конвекцией, чрезвычайно мала, что требует создания больших поверхностей теплообмена, применения различного рода интенсификаторов (рифление и оребрение поверхности, высотное размещение и пр.). Интенсивность отвода тепла также сильно зависит от температуры окружающего воздуха (располагаемого температурного напора).
При сооружении атомных электростанций в странах, для которых характерен высокий уровень температуры окружающего воздуха (Иран, Бангладеш, Египет, Саудовская Аравия и пр.), предъявляются дополнительные требования к увеличению поверхностей теплообмена.
Приводятся результаты экспериментального исследования интенсификации теплообмена путем малоэнергоемкой ультразвуковой подачи в охлаждающий воздух сверхмалых частиц жидкости размером (~ 3 мкм). Теплообмен поверхности с потоком обеспечивается тремя физическими эффектами: конвекция, кондуктивный теплообмен и испарение частиц воды.
Последние два эффекта слабо зависят от температуры окружающего воздуха и обеспечивают активный теплосъем в любой ситуации. Исследования проведены с использованием высокоточного калориметра с регулируемым подводом тепла (в интервале от 7800 до 12831 Вт/м2), имитирующим нагретую поверхность в диапазоне чисел Рейнольдса воздушного потока от 2500 до 55000 и расходах жидкости (воды) от 23.39 до 111.68 кг/м2 ч–1.
Исследования показали, что присутствие тонкораспыленной воды приводит к значительному увеличению передачи тепла по сравнению с использованием только воздушного охлаждения. При фиксированном тепловом потоке энергетическая эффективность увеличивается с ростом концентрации воды, достигая при 111,68 кг м–2 ч–1 значений свыше 600 Вт м–2гр–1, что в 2,8 раза выше, чем при воздушном охлаждении. С целью уточнения оптимальных областей интенсификации возможно применение данной технологии для интенсификации теплообмена к воздуху в сухих градирнях АЭС и ТЭС, используемых в условиях жаркого и резко континентального климата.
Translated title of the contributionHeat transfer intensification in emergency cooling heat exchanger of nuclear power plant using air-water mist flow
Original languageRussian
Pages (from-to)16-27
Number of pages12
JournalIzvestiya Wysshikh Uchebnykh Zawedeniy, Yadernaya Energetika
Volume2019
Issue number3
DOIs
Publication statusPublished - 1 Jan 2019

Keywords

  • Air-water mist
  • Heat exchange intensification
  • Nuclear power plants
  • Particulate cooling
  • Water concentration

ASJC Scopus subject areas

  • Nuclear Energy and Engineering

GRNTI

  • 44.00.00 ENERGETICS

Level of Research Output

  • VAK List

Fingerprint Dive into the research topics of 'Heat transfer intensification in emergency cooling heat exchanger of nuclear power plant using air-water mist flow'. Together they form a unique fingerprint.

Cite this