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

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.