МЕХАНИКА. Динамика, прочность приборов и аппаратуры
DOI.org/10.5281/zenodo.2578669
УДК 621.039.517.5
Е.В. Амосова, А.В. Шишкин
АМОСОВА ЕЛЕНА ВЛАДИМИРОВНА – к.ф.-м.н., доцент, e-mail: el_amosova@mail.ru
ШИШКИН АЛЕКСАНДР ВЛАДИМИРОВИЧ – лаборант, e-mail: 12abcd21@mail.ru
Кафедра механики и математического моделирования Инженерной школы
Дальневосточный федеральный университет
Суханова ул., 8, Владивосток, 690091
Анализ влияния неоднородного распределения коэффициентов теплоотдачи на эффективность теплообмена кольцевого ребра
Аннотация: Рассматривается одиночное ребро в системе ребер развитой оребренной поверхности кольцевой структуры. ТВЭЛы ядерного реактора работают при чрезвычайно высоких температурах, что неблагоприятным образом влияет на прочностные характеристики материалов. В оребренных стенках и самих ребрах возникают градиенты температуры, величина которых зависит от геометрических размеров, коэффициента теплопроводности, материала ребра и условий охлаждений. Коэффициент теплоотдачи при обтекании труб изменяется по высоте ребра. Существующие уравнения, основанные на среднем коэффициенте теплоотдачи, могут приводить к неточным тепловым расчётам.
Исследуется процесс распространения тепла в оребренной стенке, имеющей кольцевую геометрию, при неравномерном характере теплоотдачи на поверхности ребра, а также с учетом влияние вихревой структуры движения теплоносителя в промежутке между рёбрами. Таким образом, делается вывод: распределение температурного поля в одиночном ребре обусловлено двухмерностью и существенной неравномерностью теплообмена на поверхности ребра. С помощью программной модели было проанализировано тепловое поведение различных конфигураций ребра при условии вынужденной конвекции, что позволяет быстро выполнять валидацию новых конструкций. Получены распределения полей температур в различных частях исследуемого ТВЭЛа. Результаты представлены в виде графиков.
Ключевые слова: теплоотдача, эффективность ребра, оребренная поверхность, предел текучести.
Скачать статью в формате PDF
Amosova E., Shishkin A.
ELENA AMOSOVA, Candidate of Physical and Mathematical Sciences, Associate Professor, e-mail: el_amosova@mail.ru
ALEXANDER SHISHKIN, Laboratory Assistant, e-mail: 12abcd21@mail.ru
Department of Mechanics and Mathematical Modeling, School of Engineering
Far Eastern Federal University
8 Sukhanova St., Vladivostok, 690091, Russia
Analysis of the influence of the non-uniform distribution of heat transfer coefficients on the heat exchange efficiency of the annular ribs
Abstract: A single rib in the system of ribs of an extended ribbed surface of a circular structure is under consideration. Fuel elements of a nuclear reactor operate at extremely high temperatures, which adversely affect the strength characteristics of materials. In the ribbed walls and the ribs themselves, temperature gradients arise, the magnitude of which depends on the geometric dimensions, the thermal conductivity coefficient, the material of the rib, and the cooling conditions. The heat transfer coefficient for flow around the pipe varies along the height of the rib. Equations based on average heat transfer coefficient can lead to inaccurate thermal calculations.
In this paper, the authors investigate the process of heat propagation in a ribbed wall with an annular geometry with the uneven nature of heat transfer on the surface of the rib, as well as the influence of the vortex structure of the coolant motion in the gap between the ribs. Thus, it is concluded that the distribution of the temperature field in a single rib is attributable to the two-dimensionality and the substantial non-uniformity of heat exchange on the surface of the rib. Using the software model, the thermal behavior of various configurations of the rib was analyzed under the condition of forced convection that allows fast validation of new structures.
The paper illustrated the distributions of temperature fields in different parts of the fuel element under study. The results are presented in the form of graphs.
Keywords: heat transfer, heat exchange efficiency, ribbed surface.