«Моделирование экспериментальных данных по теплоотдаче при течении однофазной некипящей жидкости (воды) в трубных пучках при помощи РК КОРСАР (версия 1.012.005)»

 

Бодылев А.Р.

 

Санкт-Петербургский государственный политехнический университет

 

Целью данной работы являлась верификация РК КОРСАР и возможность его использования при расчете течения однофазной жидкости при отсутствии пристенного кипения в каналах с нестандартной геометрией.

Программный комплекс КОРСАР является расчетным кодом (РК) улучшенной оценки и предназначен для расчетных анализов нестационарных процессов в контурах ЯЭУ с водо-водяными реакторами в стационарных, переходных и аварийных режимах. Моделирование теплогидравлических процессов в РК КОРСАР осуществляется на основе полностью неравновесной двухжидкостной модели (по три уравнения сохранения: массы, импульса и энергии, – для водяной и паровой фаз) в одномерном приближении. На сегодняшний день РК КОРСАР позволяет рассчитывать параметры потока жидкости в каналах с круглой и прямоугольной геометрией.

В данной работе проводилось моделирование исследований В. Г. Морозова [1,2] по теплоотдаче при отсутствии кипения в трубных пучках по программе КОРСАР (версия 1.012.005). На данный момент в программу не заложены возможности составления нодализационной схемы, элементом которой является трубный пучок, разработчики программы (НИТИ им. Александрова) предполагают использовать при составлении нодализационной схемы замену трубного пучка на обыкновенный канал с соответствующей геометрией. Кроме того, РК КОРСАР предназначен для расчета двухфазных потоков, и моей задачей еще стояло проверить, можно ли использовать данный расчетный код при обсчете однофазных потоков.

Правомерность всех выше описанных допущений была проверена в данной работе. При приведении трубного пучка к эквивалентной геометрии рассматривались различные варианты: расчеты велись через эквивалентный гидравлический, смоченный, тепловой периметры.

В результате проделанной работы были сделаны следующие выводы:

·         Программа КОРСАР не позволяет получать результаты, близкие к реальным для нестандартных типов каналов при однофазном течении жидкости. Кроме того, не наблюдалось больших отличий в результатах при том или ином приближении к эквивалентной геометрии.

·         Я считаю, что замена канала с пучком труб на обычный канал в нодализационной схеме возможна, только если разработчики расчетного кода КОРСАР введут соответствующий тип геометрии. В противном случае пользоваться РК КОРСАР для расчета пучков труб нельзя. Рекомендуется создать эмпирические формулы для расчета канала с пучком труб и встроить в нодализационную схему элемент – канал с трубным пучком.

·         Программа КОРСАР не позволяет с точностью рассчитывать однофазные потоки. Программа как бы сама выбирает соответствующее паросодержание. Это хорошо наблюдается в первые шаги интегрирования, когда паросодержание начинает расти от заданного и стремиться к единице, что не соответствует условиям течения жидкой фазы без кипения.

·         При замене в нодализационной схеме канала с пучком труб на элемент канал рекомендуется использовать при описании его геометрии эквивалентный диаметр и периметр определять как смоченный исходя из реальной геометрии, а не по эквивалентному диаметру.

 

Литература:

1.       В.Г. Морозов: «Исследование теплоотдачи к некипящей воде в трубных пучках и кольцевых каналах», Труды ЦКТИ 1964г.,№86.

2.       В.Г. Морозов, Ю.Ю. Рындин: «Исследование теплообмена при кипении в кольцевых каналах и трубных пучках», сборник статей «Конвективная теплоотдача в однофазном и двухвазном потоках», Энергия: М, 1964.