Интенсивные исследования

Под интенсификацией теплообмена авторы понимают увеличение количества тепла, снимаемого с теплоотдающей поверхности, без увеличения расхода теплоносителя. При охлаждении однофазным теплоносителем эффект интенсификации оценивается по увеличению коэффициента теплоотдачи. Критерием эффективности интенсификаторов теплообмена при этом является отношение коэффициентов теплоотдачи с интенсификатора-ми и без них при одинаковом расходе теплоносителя. Такая оценка отвечает физическому смыслу процессов, с помощью которых достигается интенсификация теплообмена. Все они сводятся к увеличению турбулентного обмена между пристенным слоем и турбулентным ядром потока, к утонению или разрушению ламинарного подслоя, к уменьшению его термического сопротивления. Эффективность интенсификаторов при охлаждении двухфазным теплоносителем оценивается по увеличению зоны бескризисного кипения. Под критерием эффективности интенсификаторов в этом случае понимается отношение критических мощностей в каналах с интенсификаторами теплообмена и без них при одинаковых давлении, входной температуре и расходе теплоносителя.

Вполне очевидно, что при создании интенсификаторов теплообмена следует стремиться к снижению их гидравлического сопротивления,

8.3. Экспериментальные исследования локальных интенсификаторов теплообмена в виде отрезков скрученных лент

Оптимальные размеры интенсификаторов теплообмена, эффективность их действия и шаг расположения по длине ТВС определялись экспериментально на моделях ТВС реактора РБМК-1500. Окончательная'проверка эффективности интенсификатора теплообмена проводилась на полномасштабной модели стержневой сборки реактора РБМК-1500.

в целях достижения одинакового изменения физических свойств теплоносителя как в натурной сборке, так и в модели и сохранения одинаковыми предыстории создания условий возникновения кризиса теплообмена. Для оценки эффективности интенсификаторов теплообмена в том же диапазоне режимных параметров были проведены контрольные опыты на аналогичных стержневых сборках, но без интенсификаторов. Для этой цели использовались такие же сборки, но оснащенные дистанционирующими решетками ячеистого типа и установленные с тем же интервалом, что и интенсификаторы.

Сопоставление критических мощностей, рассчитанных и представленных в работе [108] для, сборки реактора РБМК, показало, что применение локальных интенсификаторов теплообмена, состоящих из отрезков скрученных лент, позволяет примерно в 1,5 раза увеличить критическую мощность кассеты по сравнению с таковой без интенсификаторов.

Следует отметить, что применение интенсификаторов теплообмена, рассмотренных в данном параграфе, наряду с увеличением критической мощности стержневых сборок примерно на 40—45% повышает гидравлическое сопротивление их по сравнению с сопротивлением сборок без интенсификаторов. Это увеличение гидравлического сопротивления связано с возрастанием местных гидравлических сопротивлений и дополнительными потерями на вращение потока в межстержневом пространстве. Однако устанавливать локальные интенсификаторы, как показали эксперименты, достаточно лишь в зоне возможного возникновения кризиса теплообмена. Если учесть, что с увеличением критической мощности интенсификаторы теплообмена позволяют еще и снизить кратность циркуляции, то общее гидравлическое сопротивление циркуляционного контура реактора может остаться на приемлемом уровне.

При наличии интенсификаторов теплообмена возникновение и развитие кризиса теплообмена происходит менее резко, без существенного роста температуры твэла. Повышение температуры поверхности стержней при кризисе теплообмена протекает плавно, в отличие от аналогичного явления в стержневых сборках без интенсификаторов. При этом абсолютное значение температуры стенки при кризисе теплообмена в сборках с интенсификаторами существенно ниже. Это видно из 8.11, на котором представлены типичные диаграммы изменения температуры в центре обогреваемого стержня во время выхода в кризисный режим сборок с интенсификаторами теплообмена и без них. Сравнительно небольшое и плавное повышение температуры твэлов при наличии интенсификаторов, по-видимому, объясняется тем, что при возникновении кризиса теплообмена, несмотря на разрушение или исчезновение микропленки на поверхности тепловыделяющих стержней, последняя продолжает орошаться каплями в результате сепарирующего эффекта закрученного потока. Этого

Поиски все более эффективных и технологических интенсификаторов теплообмена, позволяющих увеличивать критическую плотность теплового потока, продолжаются и будут продолжаться. Вполне естественно, что их отработка и усовершенствование, а также проверка их эффективности будут осуществляться экспериментально. Однако это длительный и трудоемкий процесс. Пока в литературе нет методов расчета критической плотности теплового потока для стержневых сборок, оснащенных интенсификаторами теплообмена. Это объясняется, во-первых, сложностью учета всех характеристик и геометрических особенностей интенсификаторов и, во-вторых, незаконченным процессом накопления экспериментального материала по изучению различных типов интенсификаторов.

Исследование локальных интенсификаторов теплообмена для реактора РБМК-1500 было также проведено на коротких электрообогреваемых сборках с подачей на вход пароводяной смеси. Эта работа была проделана для получения сравнительных данных по различным типам интенсификаторов [ 112], а также в целях их обработки.

Как известно, результаты исследования кризиса теплообмена на коротких сборках с подачей на вход пароводяной смеси и на длинных сборках с подачей на вход недогретой воды существенно различаются. Это, в первую очередь, связано с различием в условиях формирования двухфазного потока по длине канала при подаче на вход недогретой воды и при подаче на вход пароводяной смеси. В обычных сборках без интенсификаторов теплообмена это приводит к увеличению критических тепловых потоков при подаче на вход пароводяной смеси. Однако при наличии интенсификаторов теплообмена в сборках их воздействие на поток теплоносителя сглаживает влияние входных условий (это нашло экспериментальное подтверждение, которое рассмотрено ниже).

Для повышения объективности информации о механизме отказов МЭ и ИМ проводятся интенсивные исследования физико-химических и электрических методов анализа отказов, повышения точностных характеристик уже применяемых методов.

К устройствам непосредственного ввода информации относятся устройства, считывающие информацию со специальных бланков, с печатного текста и с графиков. Хотя подобные устройства достаточно сложны и дороги, их применение весьма целесообразно, так как позволяет исключить ручную переработку данных (перфорации и т. п.), требующую больших затрат труда и зачастую сопровождающуюся ошибками. В настоящее время ведутся интенсивные исследования с целью разработки устройств ввода с рукописного текста и устройств ввода информации с голоса.

К устройствам непосредственного ввода информации относятся устройства, считывающие информацию со специальных бланков, с печатного текста и с графиков. Хотя подобные устройства достаточно сложны и дороги, их применение весьма целесообразно, так как позволяет исключить ручную переработку данных (перфорации и т. п.), требующую больших затрат труда и зачастую сопровождающуюся ошибками. В настоящее время ведутся интенсивные исследования с целью разработки устройств ввода g рукописного текста и устройств ввода информации с голоса.

В настоящее время проводятся интенсивные исследования, направленные 'на использование лазеров в вычислительной технике. Предполагается, что на основе лазеров удастся создать сверхбыстродействующие цифровые вычислительные машины. Запоминающая ячейка на лазере позволяет записать информацию в двоичной системе (нуль — единица). При этом принимают, что нуль соответствует невозбужденному состоянию, а единица — возбужденному. Исключительно большие скорости переключения лазера из одного состояния в другое позволяют ожидать от такой вычислительной ячейки 109 переключений в секунду, что важно для создания разнообразных логических элементов.

С повышением мощности энергосистем и дальности электропередач возникла актуальная проблема устойчивости и повышения надежности параллельной работы электростанций. С 1926—1927 гг. начинаются интенсивные исследования этой проблемы [14].

Новые разработки направлены на создание батарей с большими удельными запасами энергии, большей удельной мощностью и более малогабаритных либо более дешевых. Батареи, используемые в автомобилях, должны обладать не только высокой удельной мощностью, обеспечивающей нужную разгонную характеристику, но и большим удельным запасом энергии, чтобы обеспечить достаточный ресурс до подзарядки. Некоторые промышленные фирмы в течение последних лет проводят интенсивные исследования новых типов батарей. В связи с потенциально широким рынком сбыта большинство результатов этих исследований держится «под сукном», поэтому нет точных технических данных таких батарей. В связи с этим рассмотрим только общие принципы работы некоторых новых типов батарей.

,том давления. В настоящее время ведутся интенсивные исследования, целью которых является создание коррозионно-стойких сплавов.

Отходы эти, нередко увлажненные, как правило, доставляли на ближайшую санитарную свалку. Со временем становилось все труднее найти по соседству с большим городом свободный участок под свалку, и твердые отходы начали сжигать. Лишь с недавних пор такие отходы стали рассматриваться в качестве потенциального источника получения энергии. В связи с этим были начаты интенсивные исследования методов производства энергии или топлива на базе этого источника.

Процесс биоконверсии — получения метана из органических отходов — состоит в управляемом анаэробном сбраживании отходов при участии^бактерий; органические вещества раз- ,. лагаются без доступа кислорода в среде с ре-.гулируемыми параметрами. Анаэробное сбраживание нередко используется в установках по обработке сточных вод как стадия процесса вторичной обработки канализационного ила. Сам по себе этот метод не нов. Еще в 1895 г. уличные фонари в одном из районов г. Эксетер (Англия) снабжались газом, который получали в результате брожения сточных вод. В 40-х годах был изобретен двигатель, который мог работать на различных смесях канализационного газа и других видов топлива. Био-газ — относительно влажный и загрязненный; он содержит около 65 % метана с теплотой сгорания около 2 МДж/м3, в то время как теплота сгорания природного газа примерно 37 МДж/м3. Биогаз часто загрязнен прочими газами, выделяющимися из отходов. Однако он представляет известную ценность. В Индии и странах Африки его успешно и не без выгоды используют как дополнение к природному газу на многих небольших фермах. Проводятся интенсивные исследования с применением малогабаритных, дешевых установок и различных смесей- органических веществ. Санитарное управление округа Лос-Анджелес производит газ в количестве, достаточном как для удовлетворения местных потребностей в энергии, так и для продажи соседнему нефтеперерабатывающему заводу.

Однако если речь идет о таких проблемах, как рост темпов потребления энергии и связанное с этим накопление СО2 в атмосфере, ученые-климатологи, вероятно, согласятся, что за жизнь одного поколения модели климата могут стать более правдоподобными. Поскольку этот период времени покажет нам, завышенными или, напротив, заниженными были оценки, сделанные на основании существующих ныне теорий, значит и решение о том, чтобы всего-навсего «поощрять более интенсивные исследования», не должно быть принято в расплывчатой форме или просто за неимением других вариантов. Оно должно быть сознательно избрано обществом в качестве единственно приемлемой стратегии перед угрозой потенциального ущерба для окружающей среды и прочих видов риска, порожденных безостановочным ростом производства и потребления энергии.

просеивание, воздушная сепарация, уплотнение в основном уже решены. Очередной этап будет состоять в разработке систем, специально предназначенных для сжигания твердых отходов, и в модификации существующих топочных устройств и котельных установок с целью обеспечения их максимальной производительности. В этой области представляет интерес разработка методов сжигания уплотненного топлива, полученного из отходов, в кипящем слое. Что касается приготовления уплотненного топлива, здесь также будут проводиться интенсивные исследования, направленные на уменьшение энергоемкости производственного процесса. Можно ожидать, что в ближайшие 10 лет значительно снизятся затраты на сортировку отходов.