Все выпуски

[ Switch to English ]

Разработка методического подхода и численное моделирование теплогидравлических процессов в промежуточном теплообменнике реактора БН

Фадеев И.Д., Аксёнов А.А., Дмитриева И.В., Низамутдинов В.Р., Пахолков В.В., Рогожкин С.А., Сазонова М.Л., Шепелев С.Ф.
 pdf (4307K)

В работе представлены результаты трехмерного численного моделирования теплогидравлических процессов в промежуточном теплообменнике перспективного реактора на быстрых нейтронах с натриевым теплоносителем (БН) с учетом разработанного методического подхода.

Промежуточный теплообменник (ПТО) размещен в корпусе реактора и предназначен для передачи тепла от натрия первого контура, циркулирующего в межтрубном пространстве, натрию второго контура, циркулирующему внутри труб. Перед входными окнами ПТО при интегральной компоновке оборудования первого контура в реакторе БН имеет место температурное расслоение теплоносителя из-за неполного перемешивания разнотемпературных потоков на выходе из активной зоны. Внутри ПТО в районе входных и выходных окон теплообменника также реализуется сложное продольно-поперечное течение теплоносителя, которое приводит к неравномерному распределению расхода теплоносителя в межтрубном пространстве и, как следствие, к неравномерному распределению температуры и эффективности теплообмена по высоте и радиусу трубного пучка.

С целью подтверждения заложенных в проекте теплогидравлических параметров ПТО перспективного реактора БН был разработан методический подход для трехмерного численного моделирования теплообменника, размещенного в корпусе реактора, учитывающий трехмерную картину течения натрия на входе и внутри ПТО, а также обосновывающий рекомендации для упрощения геометрии расчетной модели ПТО. Численное моделирование теплогидравлических процессов в ПТО перспективного реактора БН проводилось с использованием программного комплекса FlowVision со стандартной $k-\varepsilon$-моделью турбулентности и моделью турбулентного теплопереноса LMS. Для повышения представительности численного моделирования трубного пучка ПТО выполнены верификационные расчеты однотрубного и многотрубного теплообменников «натрий – натрий» с соответствующими конструкции ПТО геометрическими характеристиками. Для определения входных граничных условий в модели ПТО выполнен дополнительный трехмерный расчет с учетом неравномерной картины течения в верхней смесительной камере реактора. Расчетная модель ПТО была оптимизирована за счет упрощения дистанционирующих поясов и выбора секторной модели. В результате численного моделирования ПТО получены распределения скорости натрия первого контура, температуры натрия первого и второго контуров. Удовлетворительное согласование результатов расчета с проектными данными по интегральным параметрам подтвердило принятые проектные теплогидравлические характеристики ПТО перспективного реактора БН.

Ключевые слова: методический подход, натрий, промежуточный теплообменник, реактор БН, сопряженный теплообмен, теплогидравлика, численное моделирование
Цитата: Фадеев И.Д., Аксёнов А.А., Дмитриева И.В., Низамутдинов В.Р., Пахолков В.В., Рогожкин С.А., Сазонова М.Л., Шепелев С.Ф. Разработка методического подхода и численное моделирование теплогидравлических процессов в промежуточном теплообменнике реактора БН // Компьютерные исследования и моделирование, 2023, т. 15, № 4, с. 877-894
Citation in English: Fadeev I.D., Aksenov A.A., Dmitrieva I.V., Nizamutdinov V.R., Pakholkov V.V., Rogozhkin S.A., Sazonova M.L., Shepelev S.F. Development of a methodological approach and numerical simulation of thermal-hydraulic processes in the intermediate heat exchanger of a BN reactor // Computer Research and Modeling, 2023, vol. 15, no. 4, pp. 877-894
DOI: 10.20537/2076-7633-2023-15-4-877-894
URL: http://crm.ics.org.ru/journal/article/3363/
Creative Commons License Статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution-NoDerivs 3.0 Unported License.

Журнал индексируется в Scopus

Полнотекстовая версия журнала доступна также на сайте научной электронной библиотеки eLIBRARY.RU

Журнал входит в систему  Российского индекса научного цитирования.

Журнал включен в базу данных Russian Science Citation Index (RSCI) на платформе Web of Science

Международная Междисциплинарная Конференция "Математика. Компьютер. Образование"

Международная Междисциплинарная Конференция МАТЕМАТИКА. КОМПЬЮТЕР. ОБРАЗОВАНИЕ.

Copyright © 2009–2024 Институт компьютерных исследований