Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Московский физико-технический институт (государственный университет)»
УТВЕРЖДАЮ | |||
Первый проректор | |||
«_____» ______________ 2012 г. |
ПО КУРСУ: «Моделирование теплообменных процессов в ядерных энергетических установках»
магистерская программа: физико-техническая информатика
Факультет инноваций и высоких технологий
Кафедра физико-технической информатики
курс 5
семестр X
Лекции 32 часа Практические (семинарские) занятия – часов Лабораторные занятия – часов Всего 32 часа | Экзамен X семестр Зачет (диф.) – семестр Самостоятельная работа - часов в неделю |
Составители (или автор): д. т.н.
Программа обсуждена на заседании кафедры «_____» _________ 2012 года
Программа утверждена Решением Ученого Совета (Факультет инноваций и высоких технологий)
«___» ________ 2012 г.
Председатель Ученого Совета | ФИО | |
Заведующий кафедрой физико-технической информатики | // |
Москва 2012
1. Цели и задачи
Цель курса: изучение теплообменных процессов в ядерных энергетических установках.
Задачи курса:
- Изучение основ теории и методов расчета процессов теплообмена в ядерных энергетических установках.
- Изучение процессов теплопроводности с внутренними источниками тепла; рассмотрение вопросов конвективного теплообмена и гидродинамики при движении в трубах (круглого и некруглого сечения) однофазных теплоносителей с постоянными и переменными физическими свойствами.
- Изучение особенностей теплообмена в системах с газообразными и жидкометаллическими теплоносителями. Рассмотрение механизма и закономерностей теплообмена при кипении жидкости в большом объеме и в трубах, а также элементов гидродинамики двухфазного потока.
Темы лекционных занятий:
1. Тепловыделение в активной зоне реактора
1) Источники тепла в активной зоне
2) Распределение тепловыделения в активной зоне
3) Теплоносители ядерных энергетических установок
2. Уравнение теплопроводности и методы его решения
1) Уравнение теплопроводности
2) Начальные и граничные условия для процессов теплопроводности
3) Некоторые преобразования уравнения теплопроводности
4) Методы решения задач теплопроводности: одномерные стационарные задачи теплопроводности; теплопроводность через ребра и оребренную стенку; двумерные стационарные задачи теплопроводности; нестационарные задачи теплопроводности; численные методы решения задач теплопроводности
3. Основные уравнения конвективного теплообмена
1) Уравнения энергии, движения и неразрывности
2) Начальные и граничные условия
3) Методы решения уравнений конвективного теплообмена
4) Определение теплоотдачи и сопротивления
5) Анализ процессов конвективного теплообмена и движения жидкости методом подобия
4. Теплообмен и сопротивление при ламинарном течении жидкости в трубах и каналах
1) Теплообмен в круглой и плоской трубах при граничных условиях первого рода
2) Теплообмен в круглой трубе при граничных условиях второго рода
3) Теплообмен и сопротивление в кольцевой и плоской трубах при граничных условиях второго рода
4) Теплообмен и сопротивление в прямоугольных трубах и продольно обтекаемых решетках стержней
5) Теплообмен и сопротивление при переменных свойствах жидкости
5. Основы полуэмпирической теории турбулентности
1) Краткие сведения о механизме турбулентности
2) Осредненные уравнения неразрывности, движения и энергии для турбулентных потоков
3) Замыкание системы осредненных уравнений турбулентности, коэффициенты турбулентного переноса
4) Теория пути перемешивания
5) Профиль скорости в турбулентном потоке
6) Полуэмпирические уравнения для профиля скорости, коэффициенте турбулентного переноса импульса и турбулентного числа Прандтля
6. Теплообмен в круглых трубах при турбулентном течении жидкости с постоянными физическими свойствами
1) Стабилизированный теплообмен при постоянной плотности теплового потока на стенке. Методы теоретического расчета
2) Стабилизированный теплообмен при постоянной плотности теплового потока на стенке. Результаты теоретических расчетов и опытные данные
3) Теплообмен на термическом начальном участке при постоянной плотности теплового потока на стенке
4) Теплообмен при постоянной температуре стенки
5) Течение и теплообмен на гидродинамическом начальном участке
6) Теплообмен при переменной по длине плотности теплового потока на стенке
7) Теплообмен при наличии в потоке внутренних источников тепла
8) Нестационарный теплообмен
9) Течение и теплообмен в шероховатых трубах
7. Теплообмен и сопротивление в круглых трубах при турбулентном течении жидкости с переменными физическими свойствами
1) Предварительные замечания
2) Метод теоретического расчета
3) Теплообмен и сопротивление при течении жидкости с переменной вязкостью
4) Теплообмен и сопротивление при течении газа с переменными свойствами
5) Теплообмен в однофазной околокритической области
6) Теплообмен при течении диссоциирующего газа
8. Гидродинамика и теплообмен при турбулентном течении жидкости в каналах некруглого сечения
1) Предварительные замечания
2) Теплообмен и сопротивление в кольцевых и плоских трубах
3) Распределение скорости в призматических трубах и продольно обтекаемых пучках стержней
4) Теплообмен в призматических трубах и продольно обтекаемых пучках стержней
5) Сопротивление в призматических трубах и продольно обтекаемых пучках стержней
9. Гидродинамика и теплообмен при поперечном обтекании труб, в ребристых системах и насадках
1) Теплообмен и сопротивление при поперечном обтекании пучков труб
2) Теплообмен и сопротивление в ребристых системах
3) Теплообмен и сопротивление в насадках
10. Теплообмен при кипении в большом объеме
1) Основные понятия
2) Механизм парообразования при пузырьковом кипении
3) Теплоотдача при кипении
4) Кризисы теплоотдачи
5) Устойчивость режимов кипения к отклонениям конечной величины
6) Теплообмен при кипении жидкости на оребренной поверхности
11. Элементы гидродинамики двухфазного потока
1) Параметры двухфазного потока
2) Режимы течения
3) Сведения о структуре двухфазного потока
4) Перепад давления в двухфазном потоке
5) Критическое истечение двухфазного потока
12. Теплообмен при кипении в трубах
1) Влияние вынужденного движения на теплоотдачу при кипении
2) Механизм образования пузырьков
3) Теплоотдача при кипении жидкости
4) Кризис теплоотдачи при кипении в трубах
5) Кризис теплоотдачи при кипении воды в продольно омываемых пучках стержней и кольцевых каналах
6) Теплообмен при повторном заливе
13. Основы теплового и гидравлического расчетов реакторов и парогенераторов
1) Задачи теплового и гидравлического расчетов. Выбор геометрических характеристик активной зоны
2) Расчет активной зоны реактора ВВЭР
3) Расчет активной зоны реактора РБМК
4) Расчет активной зоны газоохлаждаемого реактора с шаровыми твэлами
5) Анализ аварийных ситуаций
Вид занятий - ЛЕКЦИИ:
№ | Темы | Трудоёмкость в зач. ед. (кол-во часов) |
1 | Тепловыделение в активной зоне реактора | 2 |
2 | Уравнение теплопроводности и методы его решения | 2 |
3 | Основные уравнения конвективного теплообмена | 2 |
4 | Теплообмен и сопротивление при ламинарном течении жидкости в трубах и каналах | 2 |
5 | Основы полуэмпирической теории турбулентности | 2 |
6 | Теплообмен в круглых трубах при турбулентном течении жидкости с постоянными физическими свойствами | 2 |
7 | Теплообмен и сопротивление в круглых трубах при турбулентном течении жидкости с переменными физическими свойствами | 2 |
8 | Гидродинамика и теплообмен при турбулентном течении жидкости в каналах некруглого сечения | 2 |
9 | Гидродинамика и теплообмен при поперечном обтекании труб, в ребристых системах и насадках | 2 |
10 | Теплообмен при кипении в большом объеме | 2 |
11 | Элементы гидродинамики двухфазного потока | 4 |
12 | Теплообмен при кипении в трубах | 4 |
13 | Основы теплового и гидравлического расчетов реакторов и парогенераторов | 4 |
ВСЕГО (зач. ед. (часов)) | 32 часа |
Литература и информационные источники к лекционным занятиям:
1. , Канальный ядерный энергетический реактор РБМК. М.: Атомиздат, 1980.
2. Ядерные энергетические установки / , , Р. С. Демешев и др.; Под ред. . М.: Энергоатомиздат, 1983.
3. , Инженерные расчеты ядерных реакторов. 2-е изд., перераб. и доп. М.: Энергоатомиздат, 1984.
4. Ядерные энергетические реакторы. М.: Энергоатомиздат, 1984.
5. , Драгунов Ю.Г. Реакторные установки ВВЭР для атомных электростанций. М.: Издательство AT, 2002.
6. Основы теории и методы расчета ядерных энергетических реакторов / , , ; Под ред. . М.: Энергоатомиздат, 1982.
7. Кутателадзе C.C. Основы теории теплообмена. - 4-е изд. Новосибирск, Наука, 1970.
8. , , Теплопередача: Учебник для вузов. - 4-е изд. М.: Энергоиздат, 1981.
