بخشی از مقاله
خلاصه
در این مقاله، گردش طبیعی آ ب در یک حلقه در مقیاس آز مایشگاهی براي یک راکتور ه سته اي براي چ هار حالت مختلف قرارگیري گرم کننده و خنک کننده شبیه سازي گردید. نتایج نشان می دهد که جریان گ ردش طبیعی در حلقه با گرم کننده و خنک کننده عمودي پا دارترین حالت است و براي گرم¬کننده و خنک کننده افق ی ناپایدارترین است که با نتایج آزمایشگاهی مطابقت دارد.
مقدمه
پدیده گردش طب یعی با توجه به متغیر بودن میزان دبی جریان سیال داراي پیچیدگی بی شتري نسبت به جابجایی اجباري دارد. تحقیقات متعددي از س ل 1967 توس ط [1] Welander در یک مدار گردش طبیعی بسته با چش مه و چاه نقطهاي صورت پذیرف ت. reveling [2] با انجام یک سري آزمایشات و تحلیلهاي تئوري نشان داد که ناپایداريهاي پدیده گردش طبیعی مربوط به دینامیک خود سیستم میباشد و مستقل از خواص ترموهیدرولی کی سیال است. مطالعاتی Vijian و همکارانش [3] بر روي عملکرد حالت پایاي مدارهاي خنکشونده ا گردش طبیعی انجام دادند.
تحقیقات تجربی ویجایان بیانگر این بود که ا تفاده از ضرای ب اصطکاك جابجایی اجباري در حالت گردش طبیعی باعث کاهش اصطکا ك پیشبینی شده از مقدار واق ی خواهد شد. Misale و همکارانش [4] با آزمایشات تجربی یافتند در م دار گردش طبیعی در توانهاي پایینتر داراي نوسانات کم و منظم است، ولی با افزایش توان نامنظمیها افزایش یافته و جه ت جریان معکوس میشود. [5] Wo پدیده گردش طبیعی سیال را براي اس تفاده در راکتورهاي هستهاي 300 تا 400 مگاواتی با خنککننده سرب- بی سموت در توان کامل بررسی کرد. تحلیل تئوري مسئله با دخالت ضرایب تجربی موجود در انتقال حرارت انجام پذیرفت که منجر به دو جواب با دبیهاي معکوس براي جریان خنککننده شد.
.2 روش تحقیق
.1.2 مدار آزمایشگاهی مورد بررسی جهت بررسی و شبیه سازي پد ده چرخش طبیعی سیال در یک بعد، مدار خنککننده شکل 1 در نظر گرفته شد. این مدار یک مدار مس تطیل شکل ا ست. با توجه ب ه اینکه تاکنون بیشتر مدارهاي حلقوي مورد توجه بوده است، جهت بررسی رفتار پدیده گردش طبیعی ی ک مدار مستطیلی جدید [6]، که به هندسه ه اي کاربردي نیز نزدیکتر اس ت، انتخاب و مورد بررسی قرار گرفت.
- 1 گرمکننده: به عنوان منبع تولید گرما بکار می رود. با توجه به موارد عملی در مدارها، خن ککننده و مخص وصا آنچه به راکتورهاي هستهاي مربوط میشو ، یک شار حرارتی ثابت در س طح گرمکننده براي ایجاد حرارت منظور میش ود. جهت سادگی کار، این شار اغلب بصورت یک واخت در طول سطح گرم پخ ش میشود.
- 2 خنککننده: به عنوان چاه ح رارتی براي برد اشت حرارت از مدار بکار میرود. در شبیهسازي مدارهاي ترموسیفون معمولا دو نوع شرط مرزي متداول در خنککننده بکار میرود، که عبارتند از:
الف - در نظر گرفت ن یک دماي ث بت براي سطح خنککننده که این فرض با عبور سیال طرف ثانویه با دبی زیاد یا قرار داشتن سیال طرف ثانویه در حالت دو فازي میسر است. در این حالت دماي خروجی سیال طرف ثانویه در طی تبادل حرارت با خنککننده طرف اول، خیل ی کم افزایش مییابد، بطوریکه با تقریب خوب ی میتوان دماي ورودي و خروجی سیال ثانویه را یکسان در نظر گرفت. بدین ترتیب میتوان فرض کرد که سطح خنککننده طرف اول در یک دماي ثابت قرار دارد.
ب - در نظر گرفت ن یک دبی حجمی ثابت با یک اختلاف دماي معین بین ورودي و خروجی سیال طرف ثانویه مبدل حرارتی در خنککننده . در اینجا از خنککننده با دماي ثابت استفاده شده است.
- 3 پایه گرم: عبا رت از لوله رابط بین خروجی گرمکننده و ورودي خنککننده میباشد. این قسمت از مدار با توجه به تبادل رارتی اندك با محیط اطراف در مقایسه با میزان گرماي مبادله شده در گرمکننده و خن ککننده، بصورت عایق از لحاظ انتقال حرارت در نظر گرفته میشود.
- 4 پایه سرد: عبارت از لوله رابط بین خروجی خنککننده و ورودي گرمکنند ه است که مانند پایه گرم بص ورت سطح با دیواره عایق در نظر گرفته میشود.
- 5 سیال خنککننده: سیال جاري در مدار است که داراي خصوصیات خنک کنندگی خوبی باشد. واضح اس ت آب به دلیل ظرفیت گرمایی بالا از مهمترین سیالات خنککننده است که میتواند مورد نظر قرار گیرد. علاوه بر آب، با توجه به خصوصیات ذاتی راکتورهاي هستهاي سریع، از فلزات مایع نیز به عنوان خنککنند ه در مدارهاي ترموسیفون استفاده می- شود.
- 6 مدار ثانویه: این قسمت به عنوان رابط مدار طرف اولیه یا همان مدار اص ی ترموسیفون و مدار طرف ثانویه عمل میکند که وظیفه آن گرفتن حرارت از خنککننده مدار اولیه و انتقال آن است. با توجه به جهت گردش سیال در داخل مدار ت رموسیفون، یکی از لولههاي رابط به عنوان پایه گرم و دیگري به عنوان پایه سرد عمل میکند. بنابر این پایه گرم و سرد در طول عملکرد مدار مشخص میشود. در هر حال، لولهاي که جریان با دماي بیشتري - خروج ی گرمکننده - در آن جریان می یابد به عنوان پایه گرم و دیگري پایه سرد خو اهد بود.
