В работе представлены результаты трехмерного численного моделирования теплогидравлических процессов в промежуточном теплообменнике перспективного реактора на быстрых нейтронах с натриевым теплоносителем (БН) с учетом разработанного методического подхода.
Промежуточный теплообменник (ПТО) размещен в корпусе реактора и предназначен для передачи тепла от натрия первого контура, циркулирующего в межтрубном пространстве, натрию второго контура, циркулирующему внутри труб. Перед входными окнами ПТО при интегральной компоновке оборудования первого контура в реакторе БН имеет место температурное расслоение теплоносителя из-за неполного перемешивания разнотемпературных потоков на выходе из активной зоны. Внутри ПТО в районе входных и выходных окон теплообменника также реализуется сложное продольно-поперечное течение теплоносителя, которое приводит к неравномерному распределению расхода теплоносителя в межтрубном пространстве и, как следствие, к неравномерному распределению температуры и эффективности теплообмена по высоте и радиусу трубного пучка.
С целью подтверждения заложенных в проекте теплогидравлических параметров ПТО перспективного реактора БН был разработан методический подход для трехмерного численного моделирования теплообменника, размещенного в корпусе реактора, учитывающий трехмерную картину течения натрия на входе и внутри ПТО, а также обосновывающий рекомендации для упрощения геометрии расчетной модели ПТО.
Численное моделирование теплогидравлических процессов в ПТО перспективного реактора БН проводилось с использованием программного комплекса FlowVision со стандартной k-ε-моделью турбулентности и моделью турбулентного теплопереноса LMS.
Для повышения представительности численного моделирования трубного пучка ПТО выполнены верификационные расчеты однотрубного и многотрубного теплообменников «натрий – натрий» с соответствующими конструкции ПТО геометрическими характеристиками.
Для определения входных граничных условий в модели ПТО выполнен дополнительный трехмерный расчет с учетом неравномерной картины течения в верхней смесительной камере реактора.
Расчетная модель ПТО была оптимизирована за счет упрощения дистанционирующих поясов и выбора секторной модели.
В результате численного моделирования ПТО получены распределения скорости натрия первого контура, температуры натрия первого и второго контуров. Удовлетворительное согласование результатов расчета с проектными данными по интегральным параметрам подтвердило принятые проектные теплогидравлические характеристики ПТО перспективного реактора БН.
Статья "Разработка методического подхода и численное моделирование теплогидравлических процессов в промежуточном теплообменнике реактора БН»" опубликована в журнале Компьютерные исследования и моделирование, 2023, т. 15, № 4, с. 861-875
Авторы: Фадеев И.Д. (1), Аксёнов А.А. (2), Дмитриева И.В. (1), Низамутдинов В.Р. (1), Пахолков В.В. (1), Рогожкин С.А. (1), Сазонова М.Л. (2), Шепелев С.Ф. (1)
1. АО «ОКБМ Африкантов», г. Нижний Новгород, Россия
2. ООО "ТЕСИС", Москва, Россия
Скачать PDF 4407КБ
Журнал "Компьютерные исследования и моделирование": ссылка
Статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution-NoDerivs 3.0 Unported License.
