Опытные исследования гидродинамики, теплообмена в режимах однофазной конвекции и кипения, колебаний температур в предкризисных и кризисных режимах кипения, страница 10

Ранее в [130] было показано, что поперечные сечения мишеней РУ являются практически адиабатными. Экспериментально установлено, что в условиях опытов осевыми градиентами температур в сравнении с радиальными можно пренебречь.

Для определения плотности подводимого теплового потока в опытах проводились измерения мощности, непосредственно воспринятой рабочими участками при электронном нагреве. Мощность определялась как произведение фиксированного измеренного ускоряющего напряжения на силу анодного тока, проходящего через рабочий участок. Для измерения силы анодного тока, рабочий участок, имеющий нулевой потенциал, электрически изолировался от гидравлического контура фторопластовыми втулками и заземлялся через образцовую катушку сопротивления, на которой измерялось падение напряжения.

Исходя из уравнения теплового баланса, этой мощности должна соответствовать тепловая мощность, воспринятая теплоносителем. Измеряя расход теплоносителя и приращение температуры воды на рабочем участке, мощность, воспринятая теплоносителем, определялась обычным калориметрическим способом (из осреднения дублированных измерений расхода и приращения температуры).  Как показал анализ первичных измерений, эти два метода измерения мощности соответствовали друг другу в подавляющем большинстве случаев с точностью до погрешности измерений этих величин. Проведенная в [130] оценка погрешности измерения подводимой плотности теплового потока дает значение относительной погрешности не выше 7%.

2.7. Экспериментальная апробация методики

В стационарных условиях с помощью автоматизированной системы для рабочих участков № 1–3 при фиксированных значениях массового расхода и давления воды на входе в рабочий участок были измерены температуры мишени, температура воды на входе и выходе из рабочего участка и мощность, воспринятая рабочим участком.

Плотность теплового потока на тепловоспринимающей поверхности мишени q_е,э (определяемая по измерениям силы анодного тока и ускоряющего напряжения) и q_е,к (определяемая по калориметрическим измерениям) рассчитывались как отношение соответствующей мощности к площади тепловоспринимающей поверхности. На рис. 2.14 представлено измеренное распределение температур в мишени рабочего участка №1 при различной тепловой нагрузке на тепловоспринимающей поверхности q_е,э и следующих параметрах потока воды: p =1.0 МПа, rw=1000 кг/(м²×с), Т_ж = 24 ^оC, k= 0,90. Как видно из рис 2.14, при q_е,э <  7,1 МВт/м² для распределения температуры может быть использована линейная аппроксимация, при этом на поверхности канала может быть режим пузырькового кипения. С увеличением подводимой нагрузки, при q_е,э ³ 7,1 МВт/м², проявляется отклонение от линейной зависимости T(r). В таких режимах для линейной интерполяции были использованы показания двух ближайших к каналу термопар.  На рис. 2.15 для аналогичных рис. 2.14 параметров потока воды, представлена зависимость плотности теплового потока от силы анодного тока. Плотность теплового потока q_i,0 в лобовой точке внутреннего периметра определялась по измеренному распределению температур как градиент функции  в этой точке, тем самым учитывалась зависимость теплопроводности материала мишени от температуры. На рис. 2.16 для аналогичных рис. 2.14 и 2.15 данных, представлена зависимость температуры стенки канала в лобовой точке T(r = 4 мм) от силы анодного тока. Температура стенки канала в лобовой точке определена по измеренному распределению температур с использованием линейной аппроксимации.

Как видно из рис. 2.14 – 2.15, аналогия c плоской задачей по распределению температур не выполняется для режимов с интенсивным пузырьковым кипением. Отчетливо заметен эффект тепловой линзы q_e < q _i,0. Вместе с тем, ровный ход зависимости температуры стенки канала в лобовой точке от подводимой нагрузки дает уверенность в использовании подобного подхода и в режимах с интенсивным пузырьковым кипением. Данные рис. 2.15 показывают хорошее соответствие значений q_е,э и q_e,к что подтверждает сходимость теплового баланса.

Рис. 2.14. Измеренное температурное поле в поперечном сечении мишени рабочего участка №1