Email this article 
О кризисах тепловыделения в потоке жидкости в цилиндре при сверхкритическом давлении
- Authors: Вотякова М.М.1,2, Данилов В.Г.3,4, Ковалишин А.А.5, Миненков Д.С.1,2
-
Affiliations:
- Институт проблем механики им. А.Ю. Ишлинского РАН
- Московский физико-технический институт
- Национальный исследовательский университет «Высшая школа экономики»
- Московский технический университет связи и информатики
- Национальный исследовательский центр «Курчатовский институт»
- Issue: Vol 62, No 6 (2024)
- Pages: 877-887
- Section: Heat and Mass Transfer and Physical Gasdynamics
- URL: https://bulletin.ssaa.ru/0040-3644/article/view/683696
- DOI: https://doi.org/10.31857/S0040364424060091
- ID: 683696
Cite item
Open Access
Access granted
Subscription Access
Abstract
Решена задача о кризисе тепловыделения в потоке жидкости в цилиндре, и обнаружен сглаженный эффект типа запирания тепловой конвекции в пористой среде. Рассмотрен ламинарный поток жидкости в цилиндре круглого сечения с учетом нагрева жидкости через стенки. На основе уравнений Эйлера для некоторых режимов теплообмена получена осредненная по сечению одномерная математическая модель, включающая плотность, давление, температуру и продольную скорость. Для жидкости сверхкритического давления модель замкнута при помощи уравнения состояния Ван-дер-Ваальса. Если задать все граничные условия в начале цилиндра (для давления, температуры и скорости), то уравнения модели имеют решение при любых значениях тепловыделения, но при достаточно интенсивном тепловыделении температура начинает быстро возрастать, что сглаженным образом отражает эффект «запирания потока». Исследованная в работе математическая модель приближенно описывает поведение потока сжимаемой жидкости в цилиндре при нагреве в сверхкритическом режиме и может быть использована для моделирования процессов теплообмена в различных трубопроводах.
About the authors
М. М. Вотякова
Институт проблем механики им. А.Ю. Ишлинского РАН; Московский физико-технический институт
Author for correspondence.
Email: votiakova.mm@phystech.edu
Russian Federation, Москва; Москва
В. Г. Данилов
Национальный исследовательский университет «Высшая школа экономики»; Московский технический университет связи и информатики
Email: votiakova.mm@phystech.edu
Russian Federation, Москва; Москва
А. А. Ковалишин
Национальный исследовательский центр «Курчатовский институт»
Email: votiakova.mm@phystech.edu
Russian Federation, Москва
Д. С. Миненков
Институт проблем механики им. А.Ю. Ишлинского РАН; Московский физико-технический институт
Email: minenkov.ds@gmail.com
Russian Federation, Москва; Москва
References
- Силин В.А., Семченков Ю.М., Алексеев П.Н., Митькин В.В., Зорин В.М., Хлопов Р.А. Проблемы перехода на сверхкритические параметры теплоносителя в ядерной энергетике // Атомная энергия. 2014. Т. 117. № 5. С. 254.
- Авраменко А.А., Ковецкая М.М., Кравчук А.В., Ковецкая Ю.Ю. Перспективные исследования инновационных технологий ядерных энергетических установок // Пром. теплотехника. 2016. Т. 38. № 4. С. 47.
- Алексеев Г.В., Силин В.А., Смирнов А.М., Субботин В.И. Исследование температурных режимов стенки трубы при теплосъеме водой сверхкритического давления // ТВТ. 1976. Т. 14. № 4. С. 769.
- Силин В.А., Семченков Ю.М., Алексеев П.Н., Митькин В.В. Исследование теплообмена и гидравлического сопротивления при течении воды сверхкритических параметров применительно к реакторным установкам // Атомная энергия. 2010. Т. 108. № 6. С. 340.
- Рютин С.Б., Ямпольский А.Д., Скрипов П.В. Теплоперенос в сверхкритической воде при импульсном изобарном нагреве // ТВТ. 2014. Т. 52. № 3. С. 481.
- Rutin S.B., Igolnikov A.A., Skripov P.V. High-Power Heat Release in Supercritical Water: Insight into the Heat Transfer Deterioration Problem // J. Eng. Thermophys. 2020. V. 29. № 1. P. 67.
- Рютин С.Б., Скрипов П.В. Теплоперенос в сверхкритических флюидах: coгласование результатов импульсных и стационарных опытов // ТВТ. 2021. Т. 59. № 2. С. 203.
- Skripov P., Rutin S., Lin Chen. Short-term Supercritical Heat Transfer: In Memory of Anneke Levelt Sengers // J. Supercrit. Fluids. 2025. V. 218. 106516.
- Авраменко А.А., Ковецкая М.М., Кондратьева Е.А., Тыринов А.И. Исследование режимов ухудшенного теплообмена при течении воды сверхкритических параметров в вертикальной трубе // Пром. теплотехника. 2015. Т. 37. № 1. С. 25.
- Авраменко А.А., Ковецкая М.М., Кондратьева Е.А., Тыринов А.И. Теплообмен при течении воды сверхкритического давления в трубе в режимах с изменением тепловой нагрузки // Пром. теплотехника. 2016. Т. 38. № 1. С. 15.
- Грабежная В.А., Кириллов П.Л. Граница ухудшения теплообмена при течении сред сверхкритического давления // Атомная энергия. 2006. Т. 101. № 4. С. 262.
- Абдулагатов И.М., Скрипов П.В. Термодинамические и транспортные свойства сверхкритических флюидов. Ч. 2. Транспортные свойства // Сверхкритические флюиды: теория и практика. 2020. Т. 15. № 4. С. 3.
- Маслов В.П., Мясников В.П., Данилов В.Г. Математическое моделирование аварийного блока Чернобыльской АЭС. М.: Наука, 1988. 144 с.
- Седов Л.И. Механика сплошной среды. Т. 2. М.: Наука, 1984. 235 с.
- Баженова Т.В., Знаменская И.А., Луцкий А.Е., Мурсенкова И.В. Исследование поверхностного энерговклада в газ при инициировании наносекундного распределенного скользящего разряда // ТВТ. 2007. Т. 45. № 4. С. 580.
- Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Теоретическая физика: Учеб. пособ. для вузов. Т. 10. Ч. I. М.: Физматлит, 2002. 616 с.
- Wagner W., Pruβ A. The IAPWS Formulation 1995 for the Thermodynamic Properties of Ordinary Water Substance for General and Scientific Use // J. Phys. Chem. Ref. Data. 2002. V. 31. P. 387.
Supplementary files
