Расширенное тестирование и верификация модернизированного кода РАТЕГ в составе расчетного комплекса РАТЕГ/СВЕЧА/ГЕФЕСТ: Итоговый отчет о НИР, страница 3

            Постановка расчетов. В расчетах моделировался только экспериментальный канал (вертикальная труба длиной, равной обогреваемому участку). На нижней (входной) границе задавались массовая скорость и температура теплоносителя, а на верхней (выходной) – давление. Сетка по длине трубы содержала от 10 до 15 интервалов одинаковой длины.

Результаты расчётов. На рис. 6-7 приводятся примеры согласования  экспериментальных и расчетных данных. В других опытах (несколько десятков), как и в этих, имеется приемлемое совпадение расчетных и экспериментальных данных

Рис. 6 Опыт Бартоломея G=2014кг/м²с, Р=14.7Мпа, Твх=545К

Рис. 7 Опыт Бартоломея G=1467кг/м²с, Р=6.89Мпа, Твх=519К

3.2.  Конденсация пара в недогретой воде в вертикальном канале

            Постановка экспериментов. В экспериментах /2/ участок конденсации представлял собой вертикальный кольцевой канал длиной 0.5 м. Внутренний диаметр внешней трубы составлял 0.0254 м, а диаметр внутреннего стержня был 0.0125 м.  Участку конденсации предшествует участок генерации пара длиной 0.306 м. Опытные данные приведены в виде зависимости объёмного паросодержания от расстояния от входа в участок конденсации. Исходные данные восьми экспериментов, представленных в работе, приведены в таблице 2.

Таблица 2 Исходные данные экспериментов Zeitone

№	Давление, МПа	Массовая скорость, кг/(м2с)	Недогрев воды до Ts на входе, °К	Паросодержание на входе
1	0.1096	205.5	4.8	0.3
2	0.135	327.4	7.5	0.3
3	0.1096	205.5	6.3	0.25
4	0.128	327.4	9.8	0.18
5	0.1618	413.9	10.7	0.32
6	0.17	492.39	13.4	0.28
7	0.18	506.24	18.8	0.38
8	0.103	139.03	2.6	0.28

            Постановка расчетов. В расчётах моделировался только участок конденсации длинной 0.5 м, сечением A=383.989E-6 м², с гидравлическим диаметром D=0.0129 м. Участок был  разделён на 50 счётных интервалов. На входе задавалась массовая скорость теплоносителя, температура и паросодержание. На выходе задавалось давление. Исходные данные расчетов приведены в таблице 3.

            Примечание. В коде РАТЕГ на входе в канал может быть задан ввод теплоносителя только с равными скоростями фаз. Но в экспериментах, описанных выше, естественно скорость пара  выше скорости воды. Поэтому в расчетах, вблизи входа, происходит ускорение пара, которое приводит к значительному падению паросодержания. Но уже во 2, 3 точке происходит установление скоростей фаз. Поэтому входные параметры расчётов подбираются так, чтобы начальные условия эксперимента совпадали с расчётными в одной из начальных точек: 2 или 3. При сравнении результатов расчёта с экспериментом эта точка принимается за начало канала.

            Результаты расчётов. Сравнение экспериментальных и расчетных данных приводится на рисунках 34-41. В большинстве расчётов наблюдается удовлетворительное совпадение расчетной и экспериментальной скорости конденсации.

Таблица 3 Исходные данные расчетов

	Граничные условия				Результаты расчёта
№ теста	Рвых, МПа	Массовая скорость, кг/м2с	Паросод.	Tf, °К	Точка начала сравн.	Рвх, Мпа	Недогрев воды на входе, °К	Паросод.
1	0.1096	205.5	0.555	371.57	2	0.11426	4.80	0.299
2	0.135	327.4	0.564	374.31	3	0.13966	7.49	0.300
3	0.1096	205.5	0.530	370.06	2	0.11430	6.31	0.252
4	0.128	327.4	0.395	380.67	2	0.13273	9.81	0.182
5	0.1618	413.9	0.542	376.14	3	0.16644	10.69	0.327
6	0.17	492.39	0.425	375.01	2	0.17469	13.40	0.280
7	0.18	506.24	0.499	371.22	2	0.18463	18.80	0.381
8	0.103	139.03	0.568	372.22	2	0.10765	2.59	0.281

Рис. 8 Изменение парсодержания по длине - опыт 1

Рис. 9 Изменение парсодержания по длине - опыт 2

Рис. 10 Изменение парсодержания по длине - опыт 3

Рис. 11 Изменение парсодержания по длине - опыт 4

Рис. 12 Изменение парсодержания по длине - опыт 5

Рис. 13 Изменение парсодержания по длине - опыт 6

Рис. 14 Изменение парсодержания по длине - опыт 7

Рис. 15 Изменение парсодержания по длине - опыт 8

3.3.  Оценка достоверности кода при расчете течения равновесной пароводяной смеси в вертикальной трубе

            Как уже указывалось, модель межфазного трения подверглась значительным изменениям поэтому при верификации данной версии кода особое внимание должно быть уделено процессам, в которых данное явление является доминирующим. Таким процессом является адиабатное движение пароводяной смеси в каналах. Очень большой объем экспериментальной информации по данному явлению содержится в работе /3/.     

3.3.1.  Описание нодализационной схемы

            Нодализационная схема, применявшаяся в расчетах, приведена на рисунке 15. Высота канала  выбрана равной 0.3 м.

            В начальный момент канал был заполнен паром, а затем постепенно увеличивалось паросодержание и массовый расход на входе, таким образом, что приведенная скорость потока W₀  оставалась постоянной. Проведен расчет и сравнение зависимости истинного паросодержания j от объемного расходного b.

,