Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Теплообмен жидкого металла в канале применительно к проблеме создания термоядерного реактора-токамака Шпанский, Юрий Сергеевич

Данная диссертационная работа должна поступить в библиотеки в ближайшее время
Уведомить о поступлении

Диссертация, - 480 руб., доставка 1-3 часа, с 10-19 (Московское время), кроме воскресенья

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Шпанский, Юрий Сергеевич. Теплообмен жидкого металла в канале применительно к проблеме создания термоядерного реактора-токамака : автореферат дис. ... кандидата технических наук : 01.04.14 / Моск. энергетич. ин-т.- Москва, 1996.- 20 с.: ил. РГБ ОД, 9 97-1/1707-6

Введение к работе

. Актуальность работы.

Одним из наиболее перспективных направлений развития энергетики геляется управляемый термоядерный синтез. В последние годы в этой >бласти достигнут значительный прогресс. Большинство проектов термоядерных реакторов основано на установках типа токамак. Эти уста-іовки на сегодняшний день являются наиболее изученными и позволяют } принципе осуществить реакцию термоядерного синтеза.

Жидкие металлы (ЖМ) рассматриваются как весьма перспективные теплоносители в реакторе-токамакё-благодаря хорошим теплофизиче-:ким свойствам, низкому давлению паров, радиационной стойкости. Они могут быть использованы для охлаждения таких энергонапряженных устройств токамака, как бланкет, первая стенка, дивертор. Кроме того, если в качестве теплоносителя используется литий или литийсодержа-щая эвтектика (например L\\j РЬрз)> то жидкий металл может служить материалом для воспроизводства трития. Вследствие этого исследование течения и теплообмена жидких металлов в сильных магнитных полях является актуальной задачей. Однако у жидкометаллических теплоносителей есть существенный недостаток: вследствие МГД-взаимодействия гидравлические потери при прокачке жидких металлов поперек силовых линий магнитного поля резко возрастают. Для уменьшения воздействия этого эффекта в ряде проектов термоядерных реакторов направление движения теплоносителя параллельно силовым линиям тороидального магнитного поля, то есть жидкий металл движется в горизонтальном направлении.

Течение и теплообмен жидкого металла в реакторе-токамакё будет происходить в весьма сложных и специфических условиях. В связи с этим исследования влияния магнитного поля на гидродинамику и теплообмен при турбулентном течении электропроводной жидкости представляют собой большой теоретический и практический интерес для термоядерной энергетики, а также для ряда других новых отраслей техники. Решающая роль в этих исследованиях отдается эксперименту ввиду сложности теоретического решения проблем, связанной с незамкнутостыо дифференциальных уравнений, описывающих процесс турбулентного МГД-те-чения и теплообмена.

Разумеется, смоделировать в условиях лаборатории МГД-течение жидкого металла на уровне параметров и пространственных масштабов, характерных для термоядерного реактора, практически невозможно. Поэтому можно говорить лишь о той или иной степени приближения

данных лабораторного эксперимента к условиям токамака, о попытках научно обоснованных прогнозов закономерностей гидродинамики и теплообмена, о возможностях использования этих прогнозов при проработке технического проекта реактора.

Целью данной работы является проведение экспериментальных исследований полей температур, коэффициентов теплоотдачи, статистических характеристик пульсаций температуры в горизонтальной трубе при неизотермическом течении жидкого металла в продольном магнитном поле (ПМП).

Научная новизна. Впервые исследованы характеристики теплоотдачи в горизонтальной трубе в ПМП в условиях существенного влияния массовых сил различной природы: электромагнитных и гравитационных. В сечении трубы обнаружены зоны улучшенного и ухудшенного теплообмена. Впервые измерены статистические характеристики пульсаций температуры (интенсивности, корреляционные функции и спектры) по всему сечению трубы и влияние на них продольного магнитного ПОЛЯ и термогравитационной конвекции (ТГК).

Практическая ценность работы состоит в том, что в результате выполненных автором исследований разработаны расчетные рекомендации для использования при проектировании энергетических установок с жидкометаллическим охлаждением. Разработанная методика измерений в потоке ЖМ и обработки экспериментальных данных может быть использована в различных областях науки и техники. Результаты работы использовались при проектировании термоядерного реактора в Российском научном центре «Курчатовский институт».

На защиту выносятся:

результаты экспериментальных исследований полей температур, коэффициентов теплоотдачи, статистических характеристик пульсаций температуры в потоке жидкого металла при воздействии сильного магнитного поля и термогравитационной конвекции;

разработанные рекомендации по расчету различных характеристик теплообмена жидкого металла применительно к созданию новых энергетических установок.

Апробация работы. Результаты исследований докладывались:

  1. На международном научном семинаре по магнитной гидродинамике жидких металлов в Университете Токио, Япония, 1992.

  2. На конференции «Турбулентность, тепло- и массообмен» в Лиссабоне, Португалия, 1994.

  1. На 18-м «Симпозиуме по термоядерной технологии» в Карлсруэ, Германия, 1994.

  2. На «Первой национальной Российской конференции по теплообмену» в Красногорске, 1994.

  3. На международной конференции по магнитной гидродинамике, Рига, Латвия, 1995.

  4. На международном форуме по тепломассообмену, Минск, 1996.

  5. На 19-м «Симпозиуме по термоядерной технологии» в Лиссабоне, Португалия, 1996.

  6. На нескольких международных семинарах, проведенных на кафедре Инженерной теплофизики МЭИ с участием ученых из США, Японии, Германии.

Публикации. Основные положения диссертационной работы изложены в научно-технических отчетах и публикациях [1—8].

Структура и объем работы. Диссертация состоит из шести глав и заключения, библиографического списка из 70 наименований. Общий объем — 112 страниц, включая 45 рисунков.