ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Характер пульсаций температур при различных тепловых процессах из "Напряжения при пульсациях температур " Ядерная энергетическая установка (ЯЭУ) имеет в своем составе разнообразные агрегаты, в которых протекают теплообменные процессы. Естественное стремление разработать оборудование минимально возможных габаритов и массы приводит к высокой теплонапряженности. Большие тепловые потоки сопровождаются соответствующими температурными напряжениями, учет которых стал необходимым этапом в конструкторских расчетах, а в ряде случаев и в проведении специальных экспериментальных работ. Температурные напряжения могут существенно изменить общее напряженное состояние элемента и повлиять на его несущую способность. Особую роль при этом играют составляющие напряжений, переменные во времени. Они могут вызвать повреждения в виде усталостных трещин, которые приводят к потере работоспособности элемента. Одним из видов переменных составляющих в теплотехническом оборудовании являются термические напряжения, обусловленные пульсациями температур, почти всегда сопровождающими процессы теплообмена. [c.5] В зависимости от причин возникновения пульсаций температур их можно разделить на несколько групп пульсации, обусловленные флуктуациями мощности источника тепла турбулентные при фазовых превращениях при неустойчивой конвекции теплоносителя. Очевидно, что в определенных условиях эти виды пульсаций могут накладываться друг на друга. [c.5] Флуктуации источника тепла характерны для ядерных реакторов. Так, эксперименты, выполненные на реакторе Первой АЭС, показали, что его мощность может колебаться в пределах 1% номинального значения. Такие флукта-ции давали колебания температур пара в испытывавшемся экспериментальном канале 5-8 К [29]. [c.5] Достаточно большой объем работ выполнен в ФЭИ по исследованию турбулентных пульсаций в однофазном теплоносителе применительно к АЭУ [15, 35, 16, 34]. Из этих исследований следует, что в зависимости от геометрии канала пульсации имеют разнообразный характер. При поперечном обтекании пучков труб поток жидкости гидродинамически нестабилен. При продольном обтекании пучков возникает явление случайного перераспределения расхода по ячейкам. Частота этих пульсаций невысокая (доли герца). Бороться с ними можно совершенствованием формы коллекторов, увеличением сопротивления входных и выходных устройств, уменьшением шага между элементами. [c.5] При установившемся течении жидкости в замкнутом канале (трубе) также наблюдаются пульсации. Эти пульсации определяются внутренней структурой потока, в котором тепловая энергия переносится молями, имеющими случайный характер движения. В зависимости от чаетоть колебаний моли имеют разную проницаемость в потоке жидкости. При малых тепловых нагрузках от жидкости в стенку проходят лишь низкочасточные возмущения (0,2-1 Гц), однако при увеличении теплового потока стенке будут передаваться и высокочастотные (8-10 Гц) пульсации. Из сказанного следует, что данный тип пульсаций турбулентным может быть назван лишь условно. При больших тепловых потоках, по-видимому, следует учитывать влияние этих пульсаций на долговечность. К этому же типу пульсаций можно отнести колебания температур в приводах, патрубках СУЗ и ряде других элементов водоохлаждаемых корпусных реакторов, где возникают неустановившиеся конвективные течения воды, заполняющей полости узлов, при наличии значительных температурных градиентов по высоте. [c.5] Часто колебания температур возникают в месте раздела фаз как из-за колебаний уровня, так и при выпадении влаги на обогреваемую поверхность. Но, пожалуй, наибольшую опасность вызывают пульсации температур, обусловленные изменением условий теплоотдачи и наблюдаемые при кризисах кипения. Как известно, при определенном соотношении режимных параметров (тепловой поток, массовая скорость, давление) может наступить кризис теплообмена [14], который проявляется в отделении жидкой фазы от поверхности нагрева, ухудшении (снижении) теплоотдачи и, как следствие, резком повышении температуры поверхности. Изучению скачков температуры при кризисе теплообмена и определению коэффищ1ентов теплоотдачи в закризисной области посвящено большое количество экспериментальных работ (например, [39, 51]). [c.6] При умеренных тепловых потоках и высоком давлении и массовой скорости повышение температуры при кризисе может не вызвать разрушения теплопередающей поверхности. Однако переход к ухудшенному теплообмену сопровождается колебаниями температуры поверхности нагрева на определенном участке из-за попеременного смывания зтого участка теплопередающей поверхности паровой и жидкой фазой. Такие колебания при длительной эксплуатации могут привести к термоусталостному разрушению. [c.6] При этом необходимо иметь в виду, что приведенные соотношения справедливы лишь для случая, если случайный процесс является стационарным и эргодическим. Напомним, что основными признаками стационарности является постоянство во времени математического ожидания и дисперсии случайной величины, при этом корреляционная функция зависит лишь от одной переменной . Допущение о стационарности и эргодичности общепринято в статистических исследованиях различных физических процессов, что допускает применение относительно простого математического аппарата. [c.7] Для построения рассмотренных статистических характеристик пульсаций температур используются аналоговые или цифровые методы [2]. При этом обеспечение необходимой точности измерений накладывает определенные требования к датчикам, регистрирующей аппаратуре и обработке экспериментальных данных. [c.7] Вернуться к основной статье