Математическое моделирование течения теплоносителя в сопле Вентури при высоких параметрах среды методом конечных элементов

Сопла Вентури нашли достаточно широкое применение в различных отраслях промышленности. В работе рассмотрена конструкция, режимы работы базового ограничителя течи, выполненного в форме ассиметричного сопла Вентури, одной из технологических систем первого контура энергоблока № 1 Нововоронежской АЭС-2 (проект АЭС-2006). Представлены методики для моделирования в программно-техническом комплексе ANSYS CFX с использованием метода конечных элементов, режимов работы устройства для оценки его результативности в аварийном режиме и режиме нормальной эксплуатации. Приведены результаты теплогидравлических расчетов стационарного режима работы вставки-ограничителя течи, выполнено сравнение с результатами по базовым расчетным методикам. Сложность выполняемой задачи заключается в том, что в трубопроводе, на котором установлен ограничитель течи, теплоноситель имеет температуру, значительно превышающую температуру насыщения, соответствующую давлению среды, в которую происходит истечение при разрыве трубопровода. Участок цилиндрической горловины минимального сечения обеспечивает вскипание жидкости в пределах своей длины, что приводит к частичному самозапиранию потока вытекающего теплоносителя из-за установления критического режима истечения, то есть, по существу, речь идет о решении задачи течения двухфазной среды.

1. Букринский А.М., Мальцев Б.К., Хлесткин Д.А. Способ ограничения свободного истечения потока среды из замкнутой системы. Авторское свидетельство 306378; 1971(19).

2. Хлесткин Д.А., Коршунов А.С., Канищев В.П. Определение расходов воды высоких параметров при истечении в атмосферу через цилиндрические каналы. Изв. АН СССР. Энергетика и транспорт. 1978;5:126–134.

3. Мальцев Б.К., Хлесткин Д.А., Келлер. Экспериментальное исследование истечения насыщенной и недогретой воды при высоких давлениях. Теплоэнергетика. 1972; 6:61–63.

4. Идельчик И.Е. Справочник по гидравлическим сопротивлениям. М.: «Машиностроение»; 1992. 672 с.

5. РТМ 274.03. Расчет критических расходов при аварийной разгерметизации циркуляционных контуров АЭС с водным теплоносителем. М.: НИКИЭТ – ВТИ; 2003. 67 с.

6. Тихоненко Л.К., Кеворков Л.Р., Лутовинов С.З. Критические расходы горячей воды при истечении из труб. Теплоэнергетика. 1979;5:32–36.

7. Хлесткин Д.А., Мальцев Б.К., Канищев В.П. Ограничители расхода теплоносителя при разрывах трубопроводов. Атомная энергия. 1986;61(5):377–378.

8. Дейч М.Е., Филиппов Г.А. Газодинамика двухфазных сред. М.: «Энергоиздат»; 1981. 470 с.

9. ГОСТ 8.563.1-97 ГСИ. Измерение расхода и количества жидкостей и газов методом переменного перепада давления. Диафрагмы, сопла ИСА-1932 и трубы Вентури, установленные в заполненных трубопроводах круглого сечения. Технические условия. Стандартинформ, 2005. 64 с.

10. Фисенко В.В. Критические двухфазные потоки. М.: Атомиздат; 1978. 159 с.

11. Габараев Б.А., Карасев Э.К., Лутовинов С.З. Расчетно-экспериментальное исследование критических расходов в соплах. В сб.: Теплофизика, Карловы Вары. 1982;1:183–196.

12. Горшков А.С., Гончаров В.К. Возникновение кавитации в жидкости. Труды Акустического института. 1969;6:30–38.