Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Термогидравлика (сонымен қатар термогидравлика деп аталады) – жылулық сұйықтардағы гидравликалық ағынды зерттеу. Бұл сала негізінен үш бөлікке бөлінеді: термодинамика, сұйықтық механикасы және жылу алмасу, бірақ олар көбінесе өте тығыз байланысты. Көрінетін мысал – электр станцияларында будың өндірілуі және осы процесте энергияның механикалық қозғалысқа берілуі, сондай-ақ судың күйін өзгертүі. Термиялық-гидравликалық талдау реактордың жобалануы үшін маңызды параметрлерді анықтай алады, мысалы, станцияның тиімділігі мен жүйенің салқындатылу мүмкіндігін. Көп қолданылатын сөздер – «термогидравликалық», «жылулық-гидравликалық» және «термогидравликалық».
Study of hydraulic flow in thermal fluids
Thermal hydraulics (also called thermohydraulics) is the study of hydraulic flow in thermal fluids. The area can be mainly divided into three parts: thermodynamics, fluid mechanics, and heat transfer, but they are often closely linked to each other. A common example is steam generation in power plants and the associated energy transfer to mechanical motion and the change of states of the water while undergoing this process. Thermal hydraulic analysis can determine important parameters for reactor design such as plant efficiency and coolability of the system. The common adjectives are "thermohydraulic", "thermal hydraulic" and "thermalhydraulic".
Термодинамикалық талдау
Термодинамикалық талдауда жүйеде анықталған барлық күйлер термодинамикалық тепе-теңдікте деп есептеледі; әрбір күйдің механикалық, жылулық және фазалық тепе-теңдігі бар, сондай-ақ уақытқа қатысты макроскопиялық өзгеріс болмайды. Жүйені талдау үшін термодинамиканың бірінші және екінші заңдарын қолдануға болады. Энергия станциясын талдау кезінде бірнеше күйлер циклды құрауы мүмкін. Мұндай жағдайда әрбір күй жеке компоненттің кіреберіс/шығарыс нүктесіндегі жағдайын көрсетеді. Компоненттердің мысалдары: сорғы-компрессор, турбина, реактор және жылу алмастырғыш. Сұйықтың берілген түрі үшін конститутивтік теңдеуді ескере отырып, әрбір нүктенің термодинамикалық күйін талдауға болады. Соның нәтижесінде циклдің жылулық тиімділігін анықтауға болады. Циклдардың мысалдары: Карно циклы, Брейтон циклы және Ранкин циклы. Жасыл циклға негізделген, өзгертілген немесе біріктірілген циклдар да бар.
In the thermodynamic analysis, all states defined in the system are assumed to be in thermodynamic equilibrium; each state has mechanical, thermal, and phase equilibrium, and there is no macroscopic change with respect to time. For the analysis of the system, the first law and second law of thermodynamics can be applied. In power plant analysis, a series of states can comprise a cycle. In this case, each state represents condition at the inlet/outlet of individual component. The example of components are pumpcompressor, turbine, reactor, and heat exchanger. By considering the constitutive equation for the given type of fluid, thermodynamic state of each point can be analyzed. As a result, the thermal efficiency of the cycle can be defined. Examples of the cycle include the Carnot cycle, Brayton cycle, and Rankine cycle. Based on the simple cycle, modified or combined cycle also exists.
Бір фазалы жылу беру
Бір фазалы жылу алмасуда конвекция көбінесе жылу алмасудың басым механизмі болып табылады. Адиабатикалық ағын жағдайында, ағын жылу алғанда, салқындатқыштың температурасы ағысымен бірге өзгереді. Газбен салқындатылатын реактор және балқытылған тұз реакторы – бір фазалы жылу алмасудың мысалдары. Бір фазалы жылу алмасуды сипаттаудың ең қолайлы тәсілі – эмпирикалық тәсілге негізделу, онда қабырға мен ағынның арасындағы температура айырмасы жылу алмасу коэффициенті арқылы анықталады. Жылу алмасу коэффициенті бірнеше факторға тәуелді: жылу алмасу режимі (мысалы, ішкі немесе сыртқы ағын), сұйықтық түрі, жүйенің геометриясы, ағын режимі (мысалы, ламинарлы немесе турбулентті ағын), шекаралық шарттар және т.б. Жылу алмасудың эмпирикалық формулаларының мысалдары: Диттс-Больтер формуласы (турбуленттік мәжбүрлі конвекция), Черчилль және Чу формуласы (табиғи конвекция).
In single phase heat transfer, convection is often the dominant mechanism of heat transfer. For adiabatic flow where the flow receives heat, the temperature of the coolant changes as it flows. An example of single phase heat transfer is a gas cooled reactor and molten salt reactor. The most convenient way for characterizing the single phase heat transfer is based on an empirical approach, where the temperature difference between the wall and bulk flow can be obtained from the heat transfer coefficient. The heat transfer coefficient depends on several factors: mode of heat transfer (e. g., internal or external flow), type of fluid, geometry of the system, flow regime (e. g., laminar or turbulent flow), boundary condition, etc. Examples of heat transfer correlations are Dittus Boelter correlation (turbulent forced convection), Churchill & Chu (natural convection).
Көп фазалы жылу беру
Бір фазалы жылу алмасумен салыстырғанда, фазалық өзгеріспен жүзеге асырылатын жылу алмасу тиімді әдіс болып табылады. Ол әдетте фазалық өзгерістің жоғары жасырын жылуы және ағынның араласуы нәтижесінде жылу алмасу коэффициентінің жоғары мәніне ие. Қайнау және конденсация процестері жылу алмасудың кең спектрін қамтиды.
Compared with single phase heat transfer, heat transfer with a phase change is an effective way of heat transfer. It generally has high value of heat transfer coefficient due to the large value of latent heat of phase change followed by induced mixing of the flow. Boiling and condensation heat transfers are concerned with wide range of phenomena.
Бассейннің қайнау
Бассейндегі қайнау – қозғалмайтын сұйықта қайнау. Оның мінез-құлқы Нукияма қайнау қисығымен жақсы сипатталады, ол беткейлік қызудың деңгейі мен беткейге түсетін жылу ағыны арасындағы байланысты көрсетеді. Қызудың әртүрлі дәрежелеріне байланысты, қисық табиғи конвекция, көпіршікті қайнаудың басталуы, көпіршікті қайнау, шекті жылу ағыны, өту қайнауы және пленкалық қайнау кезеңдерінен тұрады. Әр кезеңде жылу берудің өзгеше механизмі болады және жылу беру коэффициенті үшін әртүрлі тәуелділіктер бар.
Pool boiling is boiling at a stagnant fluid. Its behavior is well characterized by Nukiyama boiling curve, which shows the relation between the amount of surface superheat and applied heat flux on the surface. With the varying degrees of the superheat, the curve is composed of natural convection, onset of nucleate boiling, nucleate boiling, critical heat flux, transition boiling, and film boiling. Each regime has a different mechanism of heat transfer and has different correlation for heat transfer coefficient.
Ағынды қайнау
Ағынды қайнау – ағып тұратын сұйықтықтағы қайнау. Көлдә қайнаумен салыстырғанда, ағынды қайнаудың жылу алмасуы көптеген факторларға тәуелді, оның ішінде ағын қысымы, массалық ағын жылдамдығы, сұйықтық түрі, бастапқы жағдай, қабырға материалдары, жүйе геометриясы және қолданылатын жылу ағыны. Ағынды қайнауды сипаттау операциялық жағдайды жан-жақты қарастыруды қажет етеді. 2021 жылы ағынды қайнау технологиясын қолданған электр көлігін зарядтау кабелі 24.22 кВт жылуды сыйдыра алды, зарядтау тогы 2400 амперге жетті, бұл қазіргі заманғы 520 амперге дейін жететін зарядтау кабельдерінен әлдеқайда жоғары.
Flow boiling is boiling at a flowing fluid. Compared with pool boiling, flow boiling heat transfer depends on many factors including flow pressure, mass flow rate, fluid type, upstream condition, wall materials, system geometry, and applied heat flux. Characterization of flow boiling requires comprehensive consideration of operating condition. In 2021 a prototype electric vehicle charging cable using flow boiling was able to remove 24.22 kW of heat, allowing the charging current to reach 2,400 amps, far higher than state of the art charging cables that top out at 520 amps.
Қысқаша жылу ағыны
Нуклеатты қайнаудан туындайтын жылу беру коэффициенті қабырғаның қызып кетуімен белгілі бір шелге дейін артады. Қолданылатын жылу ағыны белгілі бір лимиттен асып кеткенде, ағынның жылу беру мүмкіндігі төмендейді немесе күрт төмендейді. Көбінесе, критикалық жылу ағыны PWR-де DNB-ге, ал BWR-де құрғауға сәйкес келеді. DNB немесе құрғаудан кейін жылу беру коэффициентінің төмендеуі қайнау бетінің бұзылуына алып келуі мүмкін. Критикалық жылу ағынымен байланысты нақты шел мен оны тудыратын механизмді түсіну маңызды мәселе болып табылады.
Heat transfer coefficient due to nucleate boiling increases with wall superheat until they reach a certain point. When the applied heat flux exceeds the certain limit, heat transfer capability of the flow decreases or significantly drops. Normally, the critical heat flux corresponds to DNB in PWR and dryout in BWR. The reduced heat transfer coefficient seen in post DNB or post dryout is likely to result in damaging of the boiling surface. Understanding of the exact point and triggering mechanism related to critical heat flux is a topic of interest.
CHF-тен кейінгі жылу беру
DNB типті қайнау дағдарысы үшін ағын, сұйық пен қабырға арасындағы жылжымалы бу фазасымен сипатталады. Конвекциялық жылу алмасумен қатар, сәулеленулі жылу алмасу да жылу беруге үлеседі. Құрғағаннан кейін ағын режимі кері сақина тәрізді ағыннан тұманды ағынға өтеді.
For DNB type of boiling crisis, the flow is characterized by creeping vapor fluid between liquid and the wall. On top of the convective heat transfer, radiation heat transfer contributes to the heat transfer. After the dryout, the flow regime is shifted from an inverted annular to mist flow.