Экспериментальное исследование теплообмена при смешанной МГД-конвекции жидкого металла в наклонном канале

Авторы

Черныш Д. Ю.^*, Лучинкин Н. А., Беляев И. А.

Объединенный институт высоких температур РАН, ул. Ижорская, 13, стр.2, Москва, 125412, Россия

*e-mail: chernyshdy@gmail.com

Аннотация

Проведены экспериментальные исследования теплообмена при опускном течении ртути в трубе с различными углами наклона в поперечном магнитном поле с однородным по длине и по периметру обогревом. Зондовым методом с применением микротермопары измерены двухмерные поля осредненной и пульсационной температуры. Используя эти данные, получены распределения безразмерных локальных коэффициентов теплоотдачи, чисел Нуссельта. Полученные данные обобщены в виде распределения перепада безразмерной температуры в сечении от угла наклона в поперечном сечении трубы и сопоставлены с имеющимися на данный момент данными из других работ.

Изучалась область режимных параметров (Гартман, Рейнольдс, Грасгоф), в которой ранее в горизонтальной и вертикальной трубах не обнаруживались крупномасштабные пульсации температуры, обусловленные особенностями МГД-теплообмена.

Без влияния магнитного поля в исследованном диапазоне режимных параметров существенно влияние термогравитационной конвекции, которая приводит к потере симметрии полей температуры в сечении, образованию зон ухудшенного и улучшенного теплообмена. Поперечное магнитное поле существенно изменяет характеристики течения, приводя к образованию локальных максимумов температуры на стенке, обусловленных эффектом Гартмана, при этом влияние термогравитации невелико.

Ключевые слова

жидкий металл, МГД, зондовые измерения, наклонный канал, смешанная конвекция

Библиографический список

1. Брановер Г.Г., Цинобер А.Б. Магнитная гидродинамика несжимаемых сред. М.: Наука, 1970. 379 с.

2. Генин Л.Г., Свиридов В.Г. Гидродинамика и теплообмен МГД-течений в каналах. М.: МЭИ, 2001. 200 с.

3. Belyaev I.A., Genin L.G., Listratov Ya.I., Melnikov I.A., Sviridov V.G., Sviridov E.V., Ivochkin Yu.P., Razuvanov N.G.,. Shpansky Yu.S. Specific features of liquid metal heat transfer in a tokamak reactor // Magnetohydrodynamics (0024-998X). 2013. V. 49(1). P. 177–190.

4. Melnikov I.A., Sviridov E.V., Sviridov V.G, Razuvanov N.G. Experimental investigation of MHD heat transfer in a vertical round tube affected by transverse magnetic field // Fusion Engineering and Design. 2016. V. 112. P. 505–512.

5. Zikanov O., Listratov Y.I., Sviridov V.G. Natural convection in horizontal pipe flow with a strong transverse magnetic field // Journal of Fluid Mechanics. 2013. V. 720. P. 486–516.

6. Вукалович М. П., Иванов А.И., Фокин Л.Р., Яковлев А.Т. Теплофизические свойства ртути. М.: Изд-во стандартов, 1971. 312 c.

7. Беляев И.А., Свиридов В.Г., Батенин В.М., Бирюков Д.А., Никитина И.С., Манчха С.П., Пятницкая Н.Ю., Разуванов Н.Г., Свиридов Е.В. Экспериментальный стенд для исследований теплообмена перспективных теплоносителей ядерной энергетики // Теплоэнергетика. 2017. № 11. С. 66–74.

8. Lyon R. N. Liquid metal heat transfer coefficients // Chem. Eng. Prog. 1951. V. 47. P. 75–79.

9. Петухов Б.С., Поляков А.Ф. Теплообмен при смешанной турбулентной конвекции. М.: Наука, 1986. 192 с.

10. Разуванов Н.Г. Исследование МГД-теплообмена при течении жидкого металла в горизонтальной трубе. Дисс. ... докт.техн. наук. МЭИ, 2011.

11. Belyaev I.A., Razuvanov N.G., Sviridov V.G., Zagorsky V.S. Liquid metal downflow in an inclined heated tube affected by a longitudinal magnetic field // Magnetohydrodynamics. 2015. V. 51. N 4. P. 673–683.

Скачать статью