Разработка методики расчета термодинамических и кинетических свойств индивидуальных газов и многокомпонентных смесей для программы GasProp


DOI: 10.34759/tpt-2023-15-2-62-71

Авторы

Базюк С. С.*, Ягнятинский Д. А.

НИИ НПО «ЛУЧ», ул. Железнодорожная, д. 24, Подольск, Московская обл., 142103

*e-mail: bazukss@sialuch.ru

Аннотация

К реакторным установкам класса водо-водяных энергетических реакторов с толерантным топливом и проектируемым высокотемпературным газоохлаждаемым реакторам предъявляются повышенные требования безопасности при эксплуатации. В случае аварий легководных реакторных установок, вызванных всплеском реактивности или потерей теплоносителя, тепловыделяющие элементы нагреваются до 850–950 °С. Повышенное давление гелия с газовыми продуктами деления (133Xe, 89Kr, 135I) под оболочкой определяет герметичность твэла. При развитии аварии и росте температуры до 1500–2000 °С перегретый пар совместно с водородом и газовыми продуктами деления будет существенно влиять на деградацию активной зоны. Для этих условий актуально уточнение свойств многокомпонентных смесей. Представленная в статье программа GasProp позволяет прогнозировать термодинамические и кинетические свойства индивидуальных газов и смесей на основе вириального разложения уравнения состояния реального газа и выводов молекулярно-кинетической теории.

Ключевые слова:

теоретическое обоснование, вириальное разложение, реальный газ, вязкость, теплопроводность, трех- и четырехкомпонентные газовые смеси, продукты деления, окислительная среда, повышенное давление, расчет, верификация

Библиографический список

  1. Александров А., Григорьев Б. Таблицы теплофизических свойств воды и водяного пара. Москва, 1999. 168 с.
  2. Сычев В.В., Вассерман А.А., Козлов А.Д. и др. Термодинамические свойства азота. Москва, 1977. 352 с.
  3. Сычев В.В., Вассерман А.А., Козлов А.Д. и др. Термодинамические свойства воздуха. Москва, 1978. 276 с.
  4. Сычев В.В., Вассерман А.А., Козлов А.Д. и др. Термодинамические свойства кислорода. Москва, 1981. 304 с.
  5. Сычев В.В., Вассерман А.А., Козлов А.Д. и др. Термодинамические свойства гелия. Москва, 1984. 320 с.
  6. Гамбург Д.Ю., Семенов В.П., Дубовкин Н.Ф. Водород. Свойства, получение, хранение, транспортирование, применение: справочное издание. Москва, 1989. 672 с.
  7. Arp V.D., McCarty R.D. Thermophysical Properties of Helium-4 From 0.8 to 1500 K With Pressures to 2000 MPa. National Institute of Standards and Technology, 1989, 142 p.
  8. Jain P.C. Thermal conductivity of some rare gases according to the Lennard-Jones (12-6) potential. Journal of Physics: Applied Physics, 1980, vol. 13, pp. 29–32. DOI: 10.1088/0022-3727/13/1/011.
  9. Faubert F.M., Springer G.S. Measurement of the Thermal Conductivity of Argon, Krypton, and Nitrogen in the Range 800-2000 oK. The Journal of Chemical Physics, 1972, vol. 57, no. 6, pp. 2333–2340. DOI: 10.1063/1.1678589
  10. Kestin J. et al. Equilibrium and Transport Properties of the Noble Gases and Their Mixtures at Low Density. Journal of Physical and Chemical Reference Data, 1984, vol. 13, no. 1, pp. 229–303. DOI: 10.1063/1.555703
  11. Chapman S., Cowling T.G. The mathematical theory of non-uniform gases. An account of the kinetic theory of viscosity, thermal conduction and diffusion in gases. Cambridge University Press, 1970, 448 p.
  12. Гиршфельдер Дж., Кертисс Ч., Берд Р. Молекулярная теория газов и жидкостей. Москва, 1961. 929 c.
  13. Reid R., Prausnitz J., Poling B. The properties of gases and liquids. 4 th ed. 1987, McGraw Hill, 741 p.
  14. Skrzypek M., Skrzypek E., Stempniewicz M., Malesa J. Study on the DLOFC accident of the GEMINI+conceptual design of HTGR reactor with MELCOR and SPECTRA. Journal of Physics: Conference Series 2048, 2021, pp. 1–14. DOI: 10.1088/1742-6596/2048/1/012043
  15. Prošek A. RELAP5 and TRACE Calculations of LOCA in PWR. NUREG/IA-0479, 2017, 35 p.
  16. Зубарев В.Н., Козлов А.Д., В.М. Кузнецов В.М. и др. Теплофизические свойства технически важных газов при высоких температурах и давлениях: cправочник. Москва, 1989. 232 c.
  17. Очков В. MathCAD 14 для студентов и инженеров. Санкт-Петербург, 2009. 512 с.
  18. Прайс М. C#10 и .NET6. Современная кросс-платформенная разработка. Санкт-Петербург, 2022. 848 c.
  19. Huber M. Models for Viscosity, Thermal Conductivity and Surface Tension of Selected Pure Fluids as Implemented in REFPROP v10.0. NISTIR 8209. 2018, 271 p. DOI: 10.6028/ NIST.IR.8209.
  20. Lemmon E.W., Bell I.H. et al. REFPROP Documentation (rel. 10.0). 2018, 131 p.

mai.ru — информационный портал Московского авиационного института

© МАИ, 2018-2024