Ценим
ПРОШЛОЕ,
работаем
на БУДУЩЕЕ

Научная информация

Книги, препринты, материалы конференций

Краткая история исследований кризиса теплообмена в России и за рубежом (очерки о проблеме и четырех ученых)

УДК 536.24.621.181.6

Читать препринт полностью

Авторы

Кириллов П.Л., Богословская Г.П.

Аннотация

Кризис теплообмена — одна из острейших проблем в энергетике тепловых и атомных станций. Начало серьезных исследований относится к 30–40 годам XX века. Большое количество ученых разных стран на протяжении 70–80 лет проводили сложные эксперименты на различных стендах, накопили десятки тысяч результатов, которые превращены в расчетные методики в виде формул и скелетных таблиц.

Текст содержит краткие сведения о четырех ученых России, США, Канады, внесших, по мнению авторов, наибольший вклад в понимание физики процесса и методов расчета (Самсон Семенович Кутателадзе, Новак Зубер, Василий Ефимович Дорощук, Дионисий Гроеневельд). Выбор этих ученых определялся тем, что именно они обнаружили и объяснили основные явления, сопровождающие кризис теплообмена при кипении, и создали практические расчетные методики своего времени. Важным обстоятельством было личное знакомство с ними.

Ключевые слова

хронология, кризис теплообмена, двухфазный поток, режим течения, расчетная методика, Кутателадзе, Зубер, Дорощук, Гроенвельд

Список литературы

1. Nukiyama S. The Maxmum and Minimum Values of the Heat Q Transmitted from Metal to Boiling Water under Atmospheric Pressure // Journal Japan Soc. Mech. Eng. 1934. V. 37. no. 206. Pp. 367–374; English translation was twice in: Int. Jour. of Heat and Mass Transfer. 1966. V. 9. Pp. 1419—1433; 1984. V. 27. Pp. 959–970.  

2. Кутателадзе С. С. Основы теории теплопередачи при изменении агрегатного состояния вещества. Л.: Машгиз. 1939. 136 с. 

3. Кутателадзе С. С. Теплопередача при конденсации и кипении. М., Л.: Машгиз, 1949. 164 с.

4. Кутателадзе С. С. Гидродинамическая теория изменения процесса кипения при свободной конвекции // Изв. АН СССР ОТН. 1951. № 4. С. 529–536. 

5. Кутателадзе С. С. Теплопередача при конденсации и кипении. 2-е изд. доп. и перераб. М: Машгиз. 1952. 231 с. 

6. Кутателадзе С. С. Основы теории теплообмена. М., Л.: Машгиз.1957. с. 383; (Последнее 5-е пер. и доп. издание. М.: Атомиздат, 1979.) 

7. Субботин В.И., Зенкевич Б.А., Судницин О.А., Кротов В.И., Песков О.Л. Исследование теплоотдачи к пару и воде, кипящей в трубах при высоком давлении / Под ред. Долллежаля Н.А. М.: Атомиздат. 1958.  

8. Kutateladze S. S. Heat Transfer to Condensation and Boiling. Translate Rimshow. Washington. 1959. 207 p. 

9. Zuber N. Hydrodynamic aspects of boiling heat transfer // Jour. Physics and mathematics. 1959. US AEC (AECU-4439).(См. пер. с англ. ОНТИ ЦКТИ. 1963. 188 с.).  

10. Zuber N., Tribus M., Westwater J. W. The hydrodynamic crisis in pool boiling of saturated and subcooled liquids. Int. Dev. Heat Transfer. V. 2. 1961. 230 p. 

11. Дорощук В. Е. Кризисы теплообмена в трубах: Дисс. … докт. техн. наук. М.: ВТИ. 1966.  

12. Bennett A.W., Hewitt G.F., Kearsey H.A., Keeys R.K.F., Pulling D.J. Studies of burnout in boiling heat transfer to water in round tubes with non-uniform heating. UKEA. Rep. AERE-R5076.1966. 

13. Смолин В. Н., Поляков Л. Н. Критический тепловой поток при продольном обтекании пучка стержней // Теплоэнергетика. 1967. № 4. С. 54–58.  

14. Bergles A.E., Roos J.P., Bourne J.G. Investigation of boiling flow regimes and critical heat flux. U. S. Atomic Energy Commission Rep. US AEC–NYO–3304–13. 1968. 

15. Тонг Л. Теплоотдача при кипении и двухфазное течение / Пер. с англ. М.: Мир.1969. 344 с. 

16. Зенкевич Б.А., Песков О.Л., Петрищева Г.А., Сергеев Н., Субботин В.И. Анализ и обобщение опытных данных по кризису теплоотдачи при вынужденном течении кипящей воды в трубах. М.: Атомиздат. 1969. 

17. Осмачкин B. C. Кризис теплоотдачи при движении кипящей воды вдоль пучков тепловыделяющих стержней: Препринт ИАЭ-2014. Москва. 1970. 

18. Дорощук В. Е. Кризисы теплообмена при кипении в трубах. М.: Энергия. 1970. 344 с. 

19. Осмачкин В. С, Лысцова Н. Н. О расчете критических тепловых нагрузок в пучках стержней: Препринт ИАЭ-2204. Москва. 1972.  

20. Collier J. C. Convective boiling and condensation // McGraw-Hill. N.Y. 1972. Pp. 248–313.   

21. Groeneveld D. G. The occurrence of upstream dry out uniformly heated channels // Heat Transfer Conf. Tokyo. 1974. V. 4. Pp. 265–269. 

22. Смолин В. Н. Модель механизма кризиса теплоотдачи при движении пароводяной смеси и методика расчета кризисных условий в трубчатых твэлах. Исследование критических тепловых потоков в пучках стержней // Семинар СЭВ ТФ-74. 1974. С. 209–124. 

23. Хьюитт Дж., Холл-Тейлор. Кольцевые двухфазные течения. / Пер. с англ. М.: Энергия. 1974. 408 с. 

24. Кириллов П. Л. Расчет критических тепловых нагрузок при кипении воды // В кн. «Кризис теплообмена при течении в каналах». ФЭИ, Обнинск, 1974. С. 100–157. 

25. Осмачкин И. С., Лысцова Н. Н. Сравнение опытных данных по условиям кризиса теплообмена в моделях топливных сборок реакторов ВВЭР с результатами расчёта по методике ИАЭ: Препринт ИАЭ-2558. М. 1975. 

26. Рекомендация по расчету кризиса теплоотдачи при кипении воды в равномерно обогреваемых круглых трубах. Науч. совет по комплексной пробл. // ВАНТ. Теплофизика. Секция «Тепломассобмена». М., 1975. С. 24. 

27. Дорощук В. Е., Левитан Л. Л., Ланцман Ф. П. Рекомендации по расчету кризисов теплообмена в круглой трубе при равномерном тепловыделении // Теплоэнергетика. 1975. № 12. С. 66–70. 

28. Табличные данные для расчета кризиса теплоотдачи при кипении воды в равномерно обогреваемых круглых трубах // Теплоэнергетика. 1976. № 9. С. 90–92. 

29. Тонг Л. Кризис кипения и критический тепловой поток. М: Атомиздат. 1976. 100 с. 

30. Полянин Л. Н. Расчёт критической мощности тепловыделяющих каналов сложной формы // Атомная энергия. 1977. Т. 42. Вып. 6. С. 457–460. 

31. Смолин В. Н., Шпанский С. В., Есиков В. И. и др. Методика расчета кризиса теплоотдачи в трубчатых твэлах при охлаждении их водой и пароводяной смесью // Теплоэнергетика. 1977. № 12. С. 30–35.  

32. Marinelli V. Critical heat flux: a review of recent publication // Nuclear Technology. 1977. V. 34, № 2. Pp. 135–171. 

33. Астахов В. И., Безруков Ю. А., Логвинов С. А., Брантов В. Г. Исследование влияния профиля тепловыделения по длине на кризис теплообмена в пучках стержней // Семинар ТФ-78, «Теплофизические исследования для обеспечения надежности и безопасности ядерных реакторов водо-водяного типа». Будапешт, 1978. Т. 2. С. 589–600. 

34. Смолин В. Н., Шпанский С. В., Есиков В. И., Седова Т. К. Экспериментальные данные и методика расчета кризиса теплоотдачи при кипении воды, циркулирующей в трубах с равномерным и неравномерным тепловыделением // ВАНТ. Сер. Физика и техника ядерных реакторов. 1979. Вып. 5(9). С. 3–160. 

35. Астахов В. И., Безруков Ю. А., Логвинов С. А. Учет аксиальной неравномерности тепловыделения при определении запасов по кризису теплообмена в реакторе типа ВВЭР // ВАНТ, сер. Физика и техника ядерных реакторов. 1979. Вып. 5(9), С. 161–168. 

36. Рекомендация по расчету кризиса теплоотдачи при кипении воды в круглых трубах: Препринт 1-57. Ин-т высоких температур АН СССР. 1980.  

37. Bergles A. E., Collier J. G., Delhaye J. M., Hewitt G. F., Mayinger F. Two-phase flow and heat transfer in the power and process industries // Hemisphere Publ. Corp. Washington, 1981. P. 256–280. 

38. Смолин B. H., Семеновкер И. Е. Области существования двух видов зависимости критического паросодержания от плотности теплового потока //Теплоэнергетика. 1981. № 4. С. 6–8.   

39. Полянин Л. Н., Ибрагимов М. Х., Сабелев Г. И. Теплообмен в ядерных реакторах. М.: Энергоиздат, 1982. 

40. Дорощук В. Е. Кризисы теплообмена при кипении воды в трубах. М.: Энергоатомиздат, 1983. 

41. Кириллов П. Л., Песков О. Л., Сердунь Н. П. Контрольный эксперимент по кризису теплоотдачи при течении воды в трубах // Атомная энергия. 1985. Т. 57. № 6.  

42. Groeneveld D. C., Cheng S. C., Doan T. AECL-UO Critical Heat Flux Lookup Table // Heat Transfer Engineering. 1986. V. 7. № 1-2. P. 46–62. 

43. Кириллов П. Л., Бобков В. П. Скелетные таблицы по кризису теплообмена в трубах // Атомная энергия. 1991. Т. 71. № 1. С. 18–28.  

44. Groeneveld D. C., Leung L. K. H., Kirillov P. L., Bobkov V. P., Erbacher F. J., Zeggel W. An Improved Table Look-Up Method for Prediction the CHF // Proc. NURETH-6, 1993. V. 1. P. 223–230. 

45. Бобков В. П., Виноградов В. Н., Зятнина О. А., Козина Н. В. Метод оценки кризиса в каналах сложного профиля сечения // Теплоэнергетика. 1995. № 3. С. 37–46.  

46. Groeneveld D. C., Leung L. K. H., Kirillov P. L., Bobkov V. P., Smogalev I. P., Vinogradov V. N., Huang X.C., Royer E. The 1995 Look-up Table for Critical Heat Flux in Tubes // Nuc. Eng. Des. 1996. V. 163. P. 1–23. 

47. Кириллов П. Л., Смогалев И. П., Ивашкевич В. А. и др. Скелетная таблица для коэффициента теплообмена в закризисной области при течении воды в трубах: Препринт ФЭИ-2525. 1996. 

48. Бобков В. П., Судницын О. А., Судницына М. О. Численное и аналитическое описание критического теплового потока // Атомная энергия. 1998. Т. 84. № 2. С. 114–132. 

49. Бобков В. П., Виноградов В. Н., Кириллов П. Л., Смогалев И. П. Критические тепловые потоки в треугольных пучках стержней (Скелетная таблица, версия 1997 г.) // Теплоэнергетика. 1999. № 11. С. 54–63.  

50. Olekhnovitch A., Teyssedou A., Tye P. On the round table discussion on reactor power margins published in Nucl. Eng. Des. v. 163. 1-2 // Nuclear Eng. 2000. V. 201. № 2-3. P. 335–340.  

51. Tong L. S., Tang Y. S. Boiling heat transfer and two-phase flow. Washington. Tay-lor & Francis. 1997. 542 p. 

52. Бобков В. П., Ефанов А. Д., Пометько Р. С., Смогалев И. П. Критические тепловые потоки в условиях неравномерного энерговыделения в сборках твэлов в треугольной упаковке / В сб. «Труды 4 международной конференции по безопасности ВВЭР». Подольск. 2005. 

53. Groeneveld D. C., Shan J. Q., Vasic A. Z., Leung L. K. H., Durmayaz A., Yang J., Cheng S.C., Tanase A. The 2006 CHF look-up table // Nucl. Eng. 2007. V. 237. № 15-17. Pp. 1909–1922.  

54. Groeneveld D. C. CHF Data Used to Generate 2006 Groeneveld CHF look-up Ta-bles. US Nuclear Regulatory Commission. Washington. DC. Report NUREG/KM-0011.  

55. Zahlan H., Tavoularis S., Groeneveld D.C. A look-up table for trans-critical heat transfer in water-cooled tubes // Nucl. Eng. Design. 2015. V. 285. Pp. 109–125.  

56. Groeneveld D. C., Ireland A., Kaizer J., Vasic A. An overview of measurements, data compilations and prediction methods for the critical heat flux in water-cooled tubes // Nucl. Eng. Design. 2018. V. 331. P. 211–221. 

57. Сергеев В. В. Критические тепловые потоки при кипении в каналах и стержневых сборках: проблемы описания и обобщения данных // Атомная энергия. 2019. Т. 126. Вып. 1. С. 30–34.   

Препринт ФЭИ–3287. Обнинск: АО «ГНЦ РФ ФЭИ», 2019. 38 с.