Refrigeration Engineering and Technology

ISSN-print: 0453-8307
ISSN-online: 2409-6792
ISO: 26324:2012
Архiви

Конденсаційна генерація тиску в літієвих контурних теплових трубах

##plugins.themes.bootstrap3.article.main##

О.В. Роганков
https://orcid.org/0000-0002-1559-4548

Анотація

Звичайні і контурні теплові труби відносяться до найбільш ефективних способів передачі тепла від таких джерел, як активна зона ядерного реактора. Конвективні потоки маси і теплоти, утворені у випарнику, передаються конденсатору потоком пари робочої речовини, яка розширюється (v), і потім сконденсована рідина (l) повертається у випарник через вузькі пористі канали ґніту. Зміна капілярного тиску в ґноті вважається єдиним (крім опціонного впливу гравітації) рушійним фактором для повернення рідини і забезпечення стійкої роботи теплової труби. У даній статті обґрунтовується наявність додаткового рушійного фактора, так званого конденсаційного теплового насосу, у будь-яких реальних випарно-конденсаційних циклах при відносно невеликих перепадах температури і тиску. Це підтверджується детальним розглядом контурної теп­лової труби з літієвим теплоносієм та її термодинамічного циклу, який функціонує головним чином в області вологої та перегрітої пари. В роботі проведено аналіз способів передачі тепла від активної зони реактору, визначено обмежуючі фактори та наведено можливі шляхи їх усунення у реалізації малогабаритних потужних автономних джерел енергії. У згаданому контексті розглянуто особливості та переваги роботи контурних теплових труб у порівнянні з протиточними тепловими трубами і надана нова інтерпретація їх термодинамічного циклу. Вона заснована на результатах нещодавніх робіт [10-12], в яких обґрунтовується існування області гетерогенних станів перегрітої парової фази, так званої v-інтерфази. Показана асиметрія (незворотність) теплоти фазового переходу дозволяє ввести таке поняття, як конденсаційний тепловий насос в доповнення до капілярного насосу ґніту теплових труб. Запропоновано модифіковані способи оцінки оптимальних температур робочих циклів з урахуванням зазначених термодинамічних ефектів

Ключові слова:
Автономні ядерні установки, Контурні теплові труби, Надлишкова теплота конденсації, Конденсаційний тепловий насос, Літієвий теплоносій

##plugins.themes.bootstrap3.article.details##

Як цитувати
Роганков, О. (2021). Конденсаційна генерація тиску в літієвих контурних теплових трубах. Refrigeration Engineering and Technology, 56(3-4), 100-113. https://doi.org/10.15673/ret.v56i3-4.1950
Розділ
ТЕРМОДИНАМІЧНИЙ АНАЛІЗ ТА МОДЕЛЮВАННЯ

Посилання

1. McClure, P.R., Poston, D.I., Rao, D.V., Reid, R.S. (2015) Design of Megawatt Power Level Heat Pipe Reactors. Report of Los Alamos National Laboratory, USA.
2. Hernandez, R., Todosow, M., Brown, N.R. (2019) Micro heat pipe nuclear reactoe concepts: Analysis of fuel cycle performance and environmental impacts. Annals of Nuclear Energy, 419-426.
3. Lienhard, J.H., Shamsundar, N., Biney, P.O. (1986) Spinodal lines and equations of state: a review. Nuclear Engineering and Design, 95, 297-314.
4. Shamsundar, N., Lienhard, J.H. (1993) Equation of state and spinodal lines – a review. Nuclear Engineering and Design, 141, 269-287.
5. Novikov, I.N. (1984) Thermodynamics. Moscow: Mechanical Engineering, 592.
6. Reay, D.A., Kew, P.A., McGlen, R.J. (2014) Heat Pipes, Theory, Design and Application: VI – Edition. UK, Elsevier BH, 251.
7. Bystrov, P.I., Kagan, D.N. Krechetova, G.A., Shpilrain, E.E. (1988) Liquid metal heat carriers of heat pipes and power plants. Moscow: Nauka, 263.
8. Ivanovskyi, M.N., Sorokin, V.P., Yagodkin I.V. (1978) Physical bases of heat pipes. Moscow: Atomizdat, 256.
9. Walker, G. (1985) Stirling engines / translation from English. Moscow: Mechanical Engineering, 408.
10. Rogankov, O.V., Rogankov, V.B. (2017) Can the Boyle’s and critical parameters be unambiguously correlated for polar and associating fluids, liquid metals, ionie liquids? Fluid Phase Equilibria, 434, 200-210.
11. Rogankov, O.V., Mazur, V.A., Rogankov, V.B. (2017) The critical parameters and congruent vapor-liquid diagram of ten metallic alkali and alkaline earth fluids and one H-bond organic (methanol). Fluid Phase Equilibria, 455, 15-23.
12. Rogankov, O.V., Mazur, V.A., Shvvets, M.V., Rogankov, V.B. (2018) Re-established congruent vapor-liquid diagram of alkali fluid metals as alternative to crossover VLE-interpretation. Fluid Phase Equilibria, 466, 79-88.
13. Maydanik, Y.F. (2005) Loop heat pipes. Applied Thermal Engineering, 25, 635-657.
14. Nikitin, M., Cullimore, B. (1998) CPL and LHP technologies, what are the differences, what are the similarities. SAE Paper, 400-408.
15. Launay, S., Sartre, V., Bonjour, J. (2007) Parammetric analysis of loop heat pipe operation: a literature review. International Journal of Thermal Sciences, 46, 621-636.
16. Ambirajan, A., Adoni, A.A., Vaidya, I.S., Rajendran, A., Kumar, D., Dutta, P. (2012) Loop heat pipes: review of fundamentals, operation and design. Heat Transfer Engineering, 33, 387-405.
17. Chen, Y., Croll, M., Merz, R., Maydanik, Y.F., Vershinin, S.V. (2006) Steady state and transient performance of a miniature loop heat pipe. International Journal of Thermal Sciences, 45, 1084-1090.
18. Richl, R.R. (2004) Comparing the behavior of a loop heat pipe with different elevations of the capillary evaporator. SAE Paper, 1-15.
19. Rogankov, O.V., Shvets, M.V., Rogankov, V.B. (2016) Alternate basic l/b-model of effective porosity created for hydrophilic (l) and/or hydrophobic (b) moist textile materials. Fibers & Textiles in Eastern Europe, 24, 3(117), 51-57.
20. Rogankov, V.B., Shvets, M.V., Rogankov, O.V. (2017) New non-stationary gradient model of heat-mass-electric charge transfer in thin porous media. Refrigeration Engineering and Technology. 53(5), 33-46.
21. Rogankov, V.B., Shvets, M.V., Rogankov, O.V., Chikunkova, T.A. (2019) Supercritical heterogeneous nanostructure of fluids 2. Its potential impact on creation of coupled stirlings with intermediate regeneration of heat. Physics of Aerodisperse Systems, 56, 30-48.
22. Rogankov, V.B., Fedyanin, V.K. (1993) Fluctuation theory of media with pronounced spacetime inhomogeneity. Theoretical and Mathematical Physics, 97 (1), 1143-1153.