Dinamika isparavanja u velikim zapreminama tečnosti izloženim velikim specifičnim toplotnim protocima u generatorima pare
Dynamics of pool boiling under high heat fluxes in steam generators
Докторанд
Petrović, Milan М.Ментор
Stevanović, VladimirЧланови комисије
Banjac, MilošMilivojević, Sanja
Pezo, Milada
Ilić, Milica M.
Метаподаци
Приказ свих података о дисертацијиСажетак
Predmet istraživanja ove doktorske disertacije je generisanje pare u velikim zapreminama tečnosti i
razvoj odgovarajućih modela generisanja pare u uslovima bazenskog ključanja i modela generisanja
pare u uslovima ključanja na spoljašnjoj površini cevnog snopa generatora pare. Razvijeni model
generisanja pare u uslovima bazenskog ključanja je zasnovan na trodimenzijskoj numeričkoj
simulaciji oblasti bazena i rešen je modelom dva fluida, kao i odgovarajućim bilansnim
jednačinama mase, količine kretanja i energije, dok je oblast zida rešena trodimenzijskom
numeričkom simulacijom temperaturskog polja. Sprezanje ove dve oblasti je izvedeno
razdvajanjem na odgovarajući način mesta na zagrejačkom zidu gde nastaju mehurovi i mesta gde
tečni film hladi zagrejački zid. Kao rezultati simulacije dobijeni su pouzdani rezultati neuniformne
raspodele temperature u zagrejačkom zidu, kao i polja zapreminskog udela pare i nivoa dvofazne
mešavine u bazenu. Model bazenskog ključanja je validiran za eksper...imentalne uslove dostupne u
literaturi koji odgovaraju ključanju vode na atmosferskom pritisku. Kao rezultat istraživanja
bazenskog ključanja predložena je nova korelacija za bazensko ključanje zasnovana na gustini
mesta nukleacije, kao i na dve karakteristične oblasti koje su istraživane. Drugi razvijen model u
doktorskoj disertaciji je model generisanja pare u uslovima ključanja na spoljašnjoj površini cevnog
snopa. Model je zanovan na numeričkoj simulaciji dvofaznog strujanja sekudarnog fluida oko snopa
cevi generatora pare. Međufazni procesi na razdelnim površinama su modelirani odgovarajućim
konstitutivnim korelacijama za dvofaznu mešavinu. Model je validiran na dve eksperimentalne
instalacije generatora pare koje rade sa različitim vrstama radnih fluida. Oba modela razvijena u
disertaciji daju detaljan uvid u složene uslove koji vladaju pri različitim uslovima ključanja i imaju
značaj pri projektovanju i analizama sigurnosti generatora pare i isparivača.
The subject of this thesis is vapour generation in pool boiling conditions and development of
corresponding pool boiling model and boiling model for vapour generation around a tube bundle on
the secondary side of steam generator. The modelling approach is based on the two fluid model of
two-phase flow in the pool region, with corresponding governing equations for mass, momentum
and energy balance for each phase and the closure laws for interfacial transport due to friction and
phase transition, and the transient heat conduction within the heated wall. The coupling between
these two regions is achieved through a heat transfer from the heated wall to the growing bubble
and the conjugate heat transfer between the heated wall and the liquid on the wetted surface.
Obtained results show reliable nonuniform wall temperature distribution, as well as void fraction
field and the swell level position in the pool. Pool boiling model is validated against experimental
conditions, available in the li...terature, which corresponds pool boiling at the atmospheric pressure.
As a result of pool boiling investigations, new pool boiling correlation is proposed based on
nucleation site density and considering two characteristic areas of the heat transfer. The second
developed model in this thesis is boiling model for two-phase flow around tubes in a bundle of
steam generator. The applied approach numerically solves vapor-liquid flow with vapour generation
at secondary side of steam generator. Interface transport is modelled with closure laws. The model
is validated on two experimental instalations of steam generator with two different types of working
fluid. The both boiling models give detail insight in complex conditions in boiling and have
importance for different design of steam generators and evaporators.
Факултет:
Универзитет у Београду, Машински факултетДатум одбране:
28-09-2021Пројекти:
- Напредне аналитичке, нумеричке и методе анализе примењене механике флуида и комплексних система (RS-MESTD-Basic Research (BR or ON)-174014)