Эксπир
Регистрация / Вход

Экспериментальное исследование теплообмена при течении жидкого металла в трубе на ртутном МГД-стенде применительно к перспективной энергетике

Стадии проекта
Предложение принято
Конкурс завершен
Проект закончен
Проект
02.518.11.7019
Организация
ФГБОУ ВО "НИУ "МЭИ"
Руководитель работ
Валентин Георгиевич
Продолжительность работ
2007 - 2008, 18 мес.
Бюджетные средства
6,2 млн
Внебюджетные средства
0 млн

Опережающее развитие приборной базы научных исследований по приоритетным направлениям Программы и проведение исследований с использованием уникальной экспериментальной базы.

Предложения

Физическая химия наноструктурных флюидных систем
Тема
Физическая химия наноструктурных флюидных систем
Разработка мощных СВЧ источников. Лабораторное моделирование явлений в ионосферной и магнитосферной плазме.
Тема
Разработка мощных СВЧ источников. Лабораторное моделирование явлений в ионосферной и магнитосферной плазме.
Входящий номер
224
Руководитель организации-инициатора
Сергеев Александр Михайлович
 Показать еще 28 предложений
 Скрыть другие предложения

Этапы проекта

1
18.04.2007 - 30.06.2007
Краткое описание выполненных работ:
- усовершенствованы методы измерения локальных характеристик неизотермической турбулентности и методики применения специальных датчиков физических величин для измерения полей скорости, пригодных для работы в жидком металле;
- усовершенствованы зондовые методы для исследования трёхмерных полей осреднённой и пульсационной температуры, продольных и поперечных компонент пульсаций скорости, временных, пространственных и пространственно-временных корреляционных функций, спектров и масштабов;
- проведены маркетинговые исследования, разработаны спецификации закупаемого спецоборудования, разработана документация для конкурсных торгов, закуплено оборудование, не требующее торгов;
- проведены исследования теплообмена при течении жидкого металла в наклонной трубе с однородным обогревом в продольном магнитном поле;
- подготовлен экспериментальный ртутный стенд для проведения новых экспериментов в наклонной трубе в продольном магнитном поле;
- получены новые результаты экспериментальных исследований полей осредненной температуры, распределений локальных и средних коэффициентов теплоотдачи, статистических характеристик пульсаций температуры, интенсивности спектров, автокорреляционных функций в сечении трубы - диапазон режимных параметров по числам Рейнольдса 10000-50000, Гартмана 0-500, Грасгофа (1-10)108;
- проведён анализ и сравнение с аналогичными данными, полученными в горизонтальной трубе;
- разработана концепция и программа развития УСУ на 2007 – 2010 годы;
Развернуть
2
01.07.2007 - 31.12.2007
Получены новые оригинальные результаты измерений полей осредненной температуры, распределений локальных и средних коэффициентов теплоотдачи, статистических характеристик пульсаций температуры (диапазон режимных параметров по числам Рейнольдса 10000-100000, Гартмана 0-500, Грасгофа 1-10108 в условиях различных вариантов обогрева:
- обогрев только сверху (устойчивая стратификация);
- обогрев только снизу (неустойчивая стратификация);
- промежуточные случаи.
Проведён анализ и сравнение новых экспериментальных значений с аналогичными, полученными на предыдущих этапах экспериментов в продольном поле.
Разработана спецификация и проведена закупка и поставка нового современного оборудования для переоснащения экспериментального стенда и оснащения метрологической лаборатории, проведена комплексная отладка аппаратно-программного обеспечения модифицированной системы автоматизации стенда.
Проведён обзор современного состояния исследований течения и теплообмена жидкометаллических теплоносителей.

Основные характеристики. Модернизированный за счёт дооснащения системы автоматизации новым оборудованием экспериментальный ртутный стенд позволяет реализовать условия течения жидкометаллического теплоносителя в следующем диапазоне режимных параметров: число Рейнольдса Re - до 120000 (Пекле Pe – до 3000); Грасгофа Grq - до 3  108 (Рэлея Ra - до 107); Гартмана На - 0  550.
Степень внедрения. Ртутный стенд успешно прошёл экспериментальный цикл и может использоваться для продолжения уникальных теплофизических экспериментов.
Область применения. МГД-насосы и МГД-движители, теплообменные каналы жидкометаллических бланкета и дивертора термоядерных реакторов-токомаков.
Экономическая эффективность и значимость работы. Проведённые на уникальном ртутном стенде на первом и втором этапе проекта по государственному контракту № 02.518.11.7019 эксперименты подтверждают значимость и актуальность нового выбранного направления исследований по углублённому изучению гидродинамики и теплообмена жидкометаллических теплоносителей в сильных магнитных полях прежде всего в интересах термоядерной отрасли.
Дооснащение системы автоматизации стенда новым дополнительным VXI – оборудованием позволяет повысить точность и надёжность результатов экспериментов, сократить время подготовки стенда к каждому новому циклу исследований и расширить его использование за счёт организации возможности коллективного (в том числе, удалённого) доступа и использования уникальных технических ресурсов стенда.
Закупка нового оборудования для метрологической лаборатории МЕРА МЭИ решает вопросы оперативной подготовки технических ресурсов стенда к каждой новой серии экспериментов.
Прогнозные предположения о развитии объекта исследования. Результаты проведённых экспериментов показывают необходимость дальнейших исследований на ртутном стенде в рамках выбранного нового направления, а именно:
Продолжение исследования МГД-теплообмена жидкометаллического теплоносителя в наклонной трубе при различных углах наклона теплообменного канала к горизонту.
Продолжение исследования характеристик теплообмена в горизонтальной трубе с неоднородным обогревом.
Дооснащение УСУ «Ртутный стенд» дополнительным оборудованием с целью поддержания его уникального статуса и дистанционной доступности к его ресурсам.
Пополнение компьютерной базы данных по МГД - теплообмену и организация доступа к её ресурсам для проектировщиков энергоустановок с жидкометаллическим теплоносителем, для разработок энергетических термоядерных реакторов-токамаков.
Развернуть
3
01.01.2008 - 30.06.2008
Результаты работы.
Изготовлен новый рабочий участок с микротермопарным зондом, позволяющий изменять угол наклона трубы участка к горизонту, участок смонтирован на стенде для организации измерений в трубе в условиях неоднородного несимметричного обогрева «справа –слева» в поперечном магнитном поле.
Проведена серия экспериментальных исследований теплообмена при течении жидкого металла в наклонной трубе (с начальным нулевым углом к горизонту) с неоднородным несимметричным обогревом в поперечном магнитном поле
Получены новые оригинальные результаты измерений полей осредненной температуры, распределений локальных и средних коэффициентов теплоотдачи, статистических характеристик пульсаций температур в диапазоне режимных параметров по числам Рейнольдса 10000-100000, Гартмана 0-500, Грасгофа (1-10)?108 в условиях различных вариантов обогрева:
- обогрев только с одной стороны - односторонний;
- обогрев двухсторонний несимметричный.
Проведён анализ и сравнение с аналогичными данными, полученными ранее на предыдущих этапах работы.
Разработана спецификация и проведена закупка и поставка нового современного оборудования для переоснащения экспериментального стенда и оснащения метрологической лаборатории, проведена комплексная отладка аппаратно-программного обеспечения модифицированной системы автоматизации стенда.
Основные характеристики. Модернизированный за счёт дооснащения системы автоматизации новым оборудованием экспериментальный ртутный стенд реализует условия течения жидкометаллического теплоносителя в следующем диапазоне режимных параметров: число Рейнольдса Re - до 120000 (Пекле Pe – до 3000); Грасгофа Grq - до 3 ? 108 (Рэлея Ra - до 107); Гартмана На - 0 ? 550.
Степень внедрения. Ртутный стенд успешно прошёл экспериментальный цикл и используется для продолжения уникальных теплофизических экспериментов.
Развернуть
4
01.07.2008 - 31.10.2008
Изготовлен новый рабочий участок с микротермопарным зондом, кото-рый смонтирован на стенде для организации всех серий комплексных изме-рений, предусмотренных техническим заданием и отражённых в календар-ном плане на 2008 год;
Разработана спецификация, проведена закупка и поставка нового со-временного оборудования для переоснащения экспериментального стенда и оснащения метрологической лаборатории, проведена комплексная отладка аппаратно-программного обеспечения модифицированной системы автома-тизации стенда.
Разработано прикладное математическое обеспечение для расчётных процедур и управления микротермопарными зондами в требуемых диапазо-нах изменений режимных параметров.
Проведены экспериментальные исследования теплообмена при течении жидкого металла в наклонной трубе с тангенсом угла 1/5 с однородным обогревом в продольном магнитном поле.
Получены новые результаты экспериментальных исследований статисти-ческих характеристик пульсаций температуры, интенсивности спектров, ав-токорреляционных функций в сечении трубы - диапазон режимных парамет-ров по числам Рейнольдса 10000-50000, Гартмана 0-500, Грасгофа (1-10)?108 .
Проведён анализ и сравнение с данными, полученными на предыдущих этапах работы, результаты доложены на международной конференции
«Памир» (7-th Pamir International Conference "Fundamental and Applied MHD").
Разработана спецификация и проведена закупка и поставка нового со-временного оборудования для переоснащения экспериментального стенда и оснащения метрологической лаборатории, проведена комплексная отладка аппаратно-программного обеспечения модифицированной системы автома-тизации стенда. Обеспечен доступ к ресурсам пополняемой компьютерной базы данных по МГД- теплообмену для проектировщиков энергоустановок с жидкометаллическим теплоносителем, для разработок энергетических тер-моядерных реакторов ТОКАМАК. Получены новые оригинальные результа-ты измерений полей осредненной температуры, распределений локальных и средних коэффициентов теплоотдачи, статистических характеристик пульса-ций температуры (в широком диапазоне режимных параметров по числам Рейнольдса, Гартмана, Грасгофа) в условиях различных вариантов обогрева.
Развернуть

Программа

Программа "Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2007-2013 годы"

Программное мероприятие

1.8 Проведение исследований с использованием уникальных стендов и установок, а также уникальных объектов научной инфраструктуры (включая обсерватории, ботанические сады, научные музеи и др.), научных организаций и образовательных учреждений высшего профессионального образования
Продолжительность работ
2007 - 2008, 18 мес.
Бюджетные средства
4 млн
Организация
ИПХФ РАН
профинансировано
Тема
Проведение исследований физических и химических процессов с использованием уникальных стендов и установок в области энергетики и энергосбережения (мероприятие 1.8 Программы)
Продолжительность работ
2007 - 2008, 18 мес.
Бюджетные средства
111,6 млн
Количество заявок
32
Тема
Проведение исследований состава, структуры и свойств веществ и перспективных материалов с использованием уникальных установок (мероприятие 1.8 Программы)
Продолжительность работ
2007 - 2008, 18 мес.
Бюджетные средства
148,8 млн
Количество заявок
57
Тема
Проведение исследований с использованием высокоэнергетических уникальных установок и комплексов (мероприятие 1.8 Программы)
Продолжительность работ
2007 - 2008, 18 мес.
Бюджетные средства
61,8 млн
Количество заявок
15
Тема
Проведение исследований в области живых систем с использованием уникальных установок (мероприятие 1.8 Программы)
Продолжительность работ
2007 - 2008, 18 мес.
Бюджетные средства
69,6 млн
Количество заявок
33
Тема
Проведение исследований в области рационального природопользования с использованием уникальных установок (мероприятие 1.8 Программы).
Продолжительность работ
2007 - 2008, 18 мес.
Бюджетные средства
155,4 млн
Количество заявок
46