Журнал науки о ядерной энергетике и технологиях производства электроэнергии

Исследование новой конструкции активной зоны для типичного ядерного исследовательского реактора для повышения скорости теплопередачи

Саид М.А. Ибрагим, Хешам Ф. Эльбахшаванги, Мохаммед Г.А. Фаваз

Шероховатые поверхности использовались в качестве инструмента для улучшения теплопередачи путем повышения уровня перемешивания турбулентности в потоке. При численном моделировании таких потоков. Основной целью настоящей работы является увеличение производства Mo-99 из типичного ядерного исследовательского реактора MTR путем улучшения теплогидравлических свойств в активной зоне реактора. Известно, что ребра улучшают теплопередачу между энергонесущей жидкостью и поверхностями теплопередачи. Было проведено численное исследование турбулентного потока и поведения теплопередачи в прямоугольном канале с наклонными ломаными ребрами для шести видов решеток ребер. Кроме того, также исследованы эффекты граничного условия ребра и обработки вблизи стенки. Все вычисления выполнены с использованием коммерческого кода CFD (ansys workbench 15.0). Расчеты, основанные на методе конечного объема с алгоритмом SIMPLE, были выполнены с числами Рейнольдса в диапазоне от 8000 до 160000. Была принята модель турбулентности k – ω для переноса напряжения сдвига (SST). Были проведены исследования двумерной структуры потока, включая вихревую структуру и турбулентное перемешивание, характеризующееся кинетической энергией турбулентности. Численные результаты показывают, что встроенный ребристый канал улучшил теплопередачу примерно на 160-230% по сравнению с гладким каналом, поскольку на поперечном сечении канала генерируются совращающиеся продольные вихри. Кроме того, было проанализировано влияние геометрических параметров ребер на теплопередачу, таких как высота ребра, шаг ребра. В целом, ребристая решетка Stagg показывает наилучший коэффициент теплогидравлической производительности. Модифицированные каналы потока удваивают производство Mo-99.