Name: Estudio de sifón interruptor experimento y simulación de un Reactor de investigación (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2017-09-26T12:30:00.000+00:00
Duration: 8 min 45 s
Description: Aprende a investigar el fenómeno de ruptura de sifón mediante experimentos y simulación computacional para mejorar la seguridad de reactores de investigación. Este método valida modelos teóricos con datos experimentales precisos.

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Este trabajo fue financiado por la Fundación Nacional de investigación de concesión de Corea (NRF) financiado por el gobierno de Corea (MSIP: Ministerio de ciencia, TIC y planeación de futuro) (no. NRF-2016M2B2A9911771).

1. procedimiento experimental 4 , 5 , 6 <ol><li>preparación paso <ol><li>Verifique la instalación experimental. Basado en la matriz de la prueba, revise cuidadosamente las condiciones de prueba de prueba de matriz, tales como LOCA tamaño SBL tamaño, tipos de interruptor del sifón y la presencia del orificio antes del experimento. También, la prueba para confirmar que la instrumentación y componentes de la instalación funcionan correctamente sin ruidos de datos o fallos de funcionamiento.</li>
		<li>Llene el depósito superior con agua usando la bomba retorno instalada dentro del tanque inferior.</li>
		<li>Eliminar el aire residual dentro de SBL. Utilizar una bomba de vacío y cámara de tampón para eliminar el aire residual del SBL.</li>
		<li>Verificar el nivel inicial del agua del tanque superior. Utilizar la regla de conexión al tanque de.</li>
	</ol></li> <li>Paso de prueba <ol><li>abrir la válvula al final del sistema de tuberías de.</li>
		<li>Utilizando el sistema de adquisición de datos en la sala de control, revise los datos medidos, como el nivel de agua, caudal y cambios de presión durante el fenómeno de rotura del sifón. Si no hay ninguna salida de refrigerante, termina el primer experimento. Por último, registrar los resultados experimentales obtenidos con las condiciones de prueba dado.</li>
	</ol></li> <li>Cambiar las variables de la prueba (tamaño SBL, LOCA tamaño, presencia de orificio y posición LOCA) como sigue.
	<ol><li>Cambio el SBL tamaño sucesivamente en 2, 2.5, 3, 4, 5 y 6 en; la SBL dada está conectada a la tubería principal por un empalme de brida en posición 2 en la figura 2. 
		Nota: Las variables experimentales, tales como tamaño SBL, tamaño LOCA y la presencia del orificio, se cambian utilizando el empalme de brida con pernos y tuercas. Por lo tanto, estos procesos se realizan manualmente.</li>
		<li>Repita 1.1.1 - 1.2.2 hasta que se realicen todos los experimentos tamaños SBL.</li>
		<li>Con LOCA en la posición 1, cambiar el tamaño LOCA sucesivamente a 6, 8, 10, 12, 14 y 16 pulgadas, el reductor dado está conectado a la tubería principal por un empalme de reborde en la posición 3 en la figura 2.</li>
		<li>Repita 1.1.1 - 1.3.2 hasta que se realicen todos los experimentos tamaños LOCA.</li>
		<li>Instalar el orificio (o retire el orificio) conectado a la tubería principal por un empalme de reborde en la parte inferior del tanque superior. 
		Nota: Experimentos del paso anterior se llevan a con la ausencia (o presencia) del orificio. Por lo tanto, el orificio debe ser instalado (o quiten) para el siguiente experimento.
		<ol><li>Para hacer este trabajo, asegúrese de que no hay agua dentro del tanque superior.</li>
		</ol></li> <li>Repita 1.1.1 - 1.3.4. Para confirmar el efecto del tamaño de la SBL y LOCA bajo la presencia (o ausencia) de orificio, repita el paso anterior.</li>
		<li>Cambiar la LOCA a la posición 2, se han realizado experimentos del paso anterior con posición LOCA 1. Cambiar la posición de LOCA para el experimento siguiente. 
		Nota: En la configuración experimental, se construyen dos posiciones LOCA. Cada pipa LOCA con una válvula de mariposa está conectado a un sistema de tuberías principales.
		<ol><li>Para cambiar la posición de LOCA, cerrar la válvula de mariposa en posición LOCA 1 y abrir la válvula en la posición LOCA 2.</li>
		</ol></li> <li>Repita 1.1.1 - 1.3.6.</li>
	</ol></li></ol> 2. Ejecutar el programa de simulación <ol><li>haga clic en el icono para ejecutar el programa de simulación de sifón interruptor. 
	Nota: El procedimiento se demuestra en Video suplementario 1. Como se muestra, la pantalla inicial del programa de simulación consta de 4 botones (ver parámetro, Run, Manual y salida). Cuando el usuario hace clic en el &#39; los parámetros de &#39; botón, se abre una nueva ventana de comandos e incluye la lista de parámetros. El usuario es capaz de modificar y confirmar los valores numéricos de las variables. El &#39; ejecutar &#39; botón realiza los cálculos mediante la sustitución de los parámetros de entrada en las fórmulas incluidas. El &#39; Manual &#39; botón es para notificar a la versión del programa y uso y el &#39; salida &#39; botón cierra el programa. Los resultados se muestran en la &#39; muestran resultados &#39; windows.</li>
	<li>Haga clic en el &#34; parámetro Mostrar &#34; botón.</li>
	<li>Cambiar los datos de entrada teniendo en cuenta las condiciones de simulación dado.</li>
	<li>Haga clic en el &#34; ejecutar &#34; botón.</li>
	<li>Comprobar la forma del gráfico de nivel de agua la &#39; muestran resultados &#39; ventana. El programa organiza los valores del resultado con el tiempo y traza el gráfico automáticamente.
	<ol><li>a través de la forma del gráfico, confirmar visualmente la posibilidad de rotura del sifón, si el nivel del agua o la contracción de altura tiene el mismo valor constante hasta el final, sifón rompiendo es posible bajo las condiciones dadas. Vea la figura 3.</li>
	</ol></li> <li>Compruebe otras salidas la &#39; muestran resultados &#39; ventana. Tenga en cuenta que hay ocho opciones (nivel de agua, contracción altura, presión, velocidad del agua, velocidad del aire, velocidad de la mezcla bifásica, cantidad y fricción) para comprobar la salida. Seleccione el tipo de gráfico utilizando la casilla de verificación. 
	Nota: Es fácil de entender el fenómeno de rotura del sifón un vistazo porque el cambio de cada valor con el tiempo puede verse a través del gráfico.</li>
	<li>Confirmar el valor específico de salida dependiendo de la época haciendo clic en el &#34; calcula en tiempo &#34; botón. Introduzca el tiempo deseado y compruebe los resultados según el tiempo.</li>
	<li>Guardar los datos de resultado de la simulación haciendo clic en el &#34; guardar los datos &#34; botón. 
	Nota: Los resultados se guardan en forma de archivo de texto y condiciones simuladas se guardan juntos.</li>
</ol>

<ol><li>McDonald, J., Marten, W. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aMcDonald%2C+J+%22A+Siphon+Break+as+a+Blocking+Valve%22">A Siphon Break as a Blocking Valve</a>. , (1958).</li>
<li>Neill, D. T., Stephens, A. G. Siphon Breaker Design Requirements 12. Experimental and Analytical Study. , Available from:
 <a target="_blank" href="https://www.osti.gov/scitech/biblio/6623426">https://www.osti.gov/scitech/biblio/6623426</a> (1993).</li>
<li>Sakurai, F. JAERI-Research 99-016. Study for Improvements of Performance of the Test and Research Reactors. , (1999).</li>
<li>Kang, S. H., et al. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aKang%2C+SH+%22Final+Report+of+Experimental+Studies+on+Siphon+Breaker%22">Final Report of Experimental Studies on Siphon Breaker</a>. , Korea Atomic Energy Research Institute. (2011).</li>
<li>Kang, S. H., et al. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aKang%2C+SH+%22Experimental+Study+of+Siphon+breaker%22">Experimental Study of Siphon breaker</a>. , Korea Atomic Energy Research Institute. (2013).</li>
<li>Kang, S. H. <a target="_blank" href="http://www.ndsl.kr/ndsl/search/detail/article/articleSearchResultDetail.do?cn=DIKO0013730764">Siphon Breaker Design on Research Reactor with Real-Scale Experiment</a>. , Pohang University of Science and Technology. (2015).</li>
<li>Fossa, M., Guglielmini, G. <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0894177702001565">Pressure Drop and Void Fraction Profiles during Horizontal Flow through Thin and Thick Orifices.</a> Exp. Thermal Fluid Sci. 26, 513-523 (2002).</li>
<li>Lee, K. Y., Kim, W. S. <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S030645491630305X">Development of siphon breaker simulation program for investing loss of coolant accident of a research reactor.</a> Ann. Nucl. Energy. 101, 49-57 (2017).</li>
<li>Lee, K. Y., Kim, W. S. <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S002954931630334X">Theoretical Study on Loss of Coolant Accident of a Research Reactor.</a> Nucl. Eng. Des. 309, 151-160 (2016).</li>
<li>Lee, K. Y., Seo, K. W., Chi, D. Y., Yoon, J. H., Kang, S. H., Kim, M. H. Experimental and analytical studies on the siphon breakers in research reactor. European Research Reactor Conference. , Prague, Czech Republic. 18-22 (2012).</li>
</ol>

Los autores no tienen nada que revelar.

Un interruptor de sifón es un dispositivo de seguridad pasiva operada utilizado para evitar la pérdida de refrigerante cuando ocurre un accidente de rotura de la tubería. Sin embargo, es difícil de aplicar a los reactores de investigación contemporáneo porque no hay ningún experimento para los reactores de investigación de escala real. Por esta razón, el experimento de escala real se realizó por la UMSNH y KAERI. El propósito del experimento era confirmar que la rotura del sifón es factible en el tamaño de escala real, y...

Recientemente ha aumentado el número de reactores con combustible tipo placa, tales como la investigación de Jordania y Reactor de entrenamiento (JRTR) y Reactor de investigación de KiJang (KJRR). Para conectar fácilmente el combustible tipo placa, el reactor de investigación requiere un flujo hacia abajo de la base. Puesto que los reactores de investigación requieren carga de succión positiva neta el primario del sistema de enfriamiento, algunos componentes del sistema de enfriamiento podrían potencialmente instalarse debajo del reactor. Sin embargo, si la ruptura de la tubería se produce en el sistema de refrigeración primario por debajo del reactor, el efecto sifón causa drenaje continuo de líquido refrigerante que puede resultar en la exposición del reactor al aire. Esto significa que no puede extraerse el calor residual, que podría conducir a un grave accidente. Por lo tanto, en caso de una pérdida de accidente del líquido refrigerador (LOCA), es necesario un dispositivo de seguridad que puede evitar un accidente grave. Un interruptor de sifón es un dispositivo de seguridad. Puede prevenir con eficacia el drenaje del agua mediante el uso de una irrupción de aire. Todo el sistema se llama el sifón rompiendo el sistema.
Se han realizado varios estudios para la mejora de la seguridad del reactor de investigación. McDonald ' s y Marta1 llevó a cabo un experimento para confirmar el funcionamiento de un sifón rompiendo la válvula como un interruptor de funcionamiento activamente. Neill y Stephens2 realizaron un experimento utilizando un martillo rompedor de sifón como un dispositivo pasivo funcionado en un tubo de pequeño tamaño. Sakurai3 propuso un modelo analítico para analizar el sifón rompiendo donde se aplicó un modelo de flujo de aire-agua completamente separada.
Sifón rompiendo es extremadamente complejo porque hay muchos parámetros que necesitan ser considerados. Además, porque no se han realizado los experimentos para reactores de investigación de escala real, es difícil aplicar los estudios anteriores a reactores de investigación contemporáneo. Por lo tanto, los estudios anteriores no han presentado un modelo teórico satisfactorio para sifón rompiendo. Por esta razón, se realizó un experimento de escala real para establecer un modelo teórico.
Para investigar el efecto del interruptor de sifón en un reactor de investigación, se realizaron experimentos de verificación de la escala real Universidad Pohang de ciencia y tecnología (UMSNH) y el Instituto de investigación de energía atómica de Corea (KAERI)4,5 ,6. La figura 1 es la facilidad real para el experimento de interruptor de sifón. La figura 2 muestra un diagrama esquemático de la instalación e incluye la marca de la instalación.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/55972/55972fig1.jpg"> 
Figura 1. Facilidad para el sifón rompiendo experimento demostración. El tamaño de la tubería principal es de 16 en y se instala una ventana de acrílico para la observación. El orificio es un dispositivo preparado para describir la caída de presión. Por lo tanto, hay una parte del conjunto de orificio en la parte inferior del tanque superior. <a href="//ecsource.jove.com/files/ftp_upload/55972/55972fig1large.jpg" target="_blank">Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/55972/55972fig2.jpg"> 
Figura 2. Diagrama esquemático de la instalación experimental. Se presenta la ubicación de puntos de medida. Los números indican estos lugares pertinentes; posición de punto 0 significa la entrada del disyuntor de sifón, punto 1 indica el nivel de agua, punto 2 significa la parte conectada el interruptor del sifón y la tubería principal y punto 3 significa la LOCA. <a href="//ecsource.jove.com/files/ftp_upload/55972/55972fig2large.jpg" target="_blank">Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.</a>
La instalación experimental de interruptor de sifón consiste en un tanque superior, un tanque inferior, un sistema de tuberías y una bomba de retorno. La capacidad del tanque superior es de 57,6 m3. La zona inferior y la profundidad son 14,4 m2 (4 m x 3,6 m) y 4 m, respectivamente. El tanque inferior y la posición de LOCA están situado 8,3 m por debajo del tanque superior. La capacidad del tanque inferior es de 70 m3. El tanque inferior se utiliza para almacenar el agua durante el experimento. El tanque inferior se conecta a la bomba de retorno. El agua en el tanque inferior se bombea en el tanque superior. El tamaño de la tubería principal del sistema es 16. Al final de la línea de sifón de interruptor (SBL) esta situado 11,6 m de alto sobre el tubo inferior punto de ruptura. Además, acrílico windows se instalan en la tubería de la visualización, como se muestra en la figura 1.
Se instalaron varios dispositivos para medir las señales físicas. Se utilizaron dos transductores de presión absoluta (APTs) y tres transductores de presión diferencial (DPTs). Para medir el caudal másico de agua, se utilizó un medidor de flujo ultrasónico. Se utilizó un sistema de adquisición de datos para obtener todos los datos de medición en 250 ms en intervalos de tiempo. Además de los equipos para la medición, las cámaras fueron instaladas para la observación y un gobernante fue atado en la pared interior del tanque superior para comprobar el nivel del agua.
En el experimento se consideraron varios tamaños de interruptor (SB) LOCA y sifón, sifón interruptor tipos (agujero de línea) y la presencia de orificio de combustible del reactor y el punto de ruptura de la tubería. Con el fin de verificar el efecto de tamaño LOCA y SBL, varios tamaños de LOCA y SBL fueron utilizados. Los tamaños LOCA osciló entre 6 y 16 y los tamaños SBL varió de 2 a 6 en. En el experimento, tipo de línea y el agujero de interruptores de sifón fueron utilizados, pero el contenido siguiente de este estudio sólo considera el tipo SBL en el JRTR y KJRR. Como ejemplo de resultados experimentales, figura 3 es un gráfico que incluye los datos de tasa de flujo de presión y agua. El experimento se llevó a cabo en 04 de octubre de 2013 y la muestra de datos experimentales es LN23 (tipo de línea SB, sin orificio, 12 en LOCA, 2.5 en SBL).
De los datos del experimento, se estableció el modelo teórico que puede predecir el sifón rompiendo el fenómeno. El modelo teórico comienza con la ecuación de Bernoulli. La velocidad del fluido se obtiene de la ecuación de Bernoulli y el flujo volumétrico se puede obtener multiplicando la velocidad del fluido por el área de la tubería. Además, el nivel del agua puede obtenerse usando la tasa de flujo volumétrico. El concepto básico del modelo teórico es como arriba. Sin embargo, puesto que el sifón rompiendo el fenómeno es un flujo de dos fases, hay puntos adicionales a considerar. Para considerar un modelo de análisis de flujo bifásico, se realizó una prueba de verificación de exactitud. Puesto que el modelo de Chisholm era más preciso que un modelo homogéneo, el modelo de Chisholm se utiliza para analizar el fenómeno. Según el modelo de Chisholm, el fórmula del multiplicador de dos fases se expresa como ecuación 17. En esta ecuación, ф representa el multiplicador de dos fases, ρ representa la densidad, y X representa calidad.
<img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/55972/55972eq1.jpg">(1)
clase p = "jove_content" &gt; modelo en la Chisholm, un coeficiente B que varía con el flujo de masa se incluyó. En última instancia, la derivación de una fórmula de la correlación entre coeficiente de Chisholm B y las condiciones de diseño del reactor es un punto importante del modelo teórico. En otras palabras, otro propósito del experimento era obtener datos para establecer la relación entre las condiciones de diseño y coeficiente de Chisholm B. De los resultados de la prueba, se estableció una fórmula de correlación entre las condiciones de diseño y coeficiente de Chisholm B. El modelo teórico resultante fue desarrollado para predecir el sifón rompiendo fenómeno bien.
Además, se desarrolló un programa de simulación con una interfaz gráfica de usuario (GUI). Por la transición de los datos de presión absoluta en la figura 3, el fenómeno se puede dividir en tres etapas: la pérdida de refrigerante (flujo monofásico), rotura del sifón (flujo bifásico) y estado estacionario. Por lo tanto, el proceso de cálculo principales del algoritmo incluye un proceso de tres etapas correspondientes a las tres etapas del fenómeno real. Incluyendo el proceso de cálculo, el algoritmo entero para describir el proceso de simulación se muestra en la figura 48.
Utilizando el software (ver 1 Video suplementario) para comenzar la simulación, el usuario ingresa los parámetros de entrada correspondiente a las condiciones de diseño y los parámetros de entrada se almacenan como valores fijos. Si el usuario continúa con la simulación después de introducir los parámetros, el programa realiza el cálculo del primer paso. El primer paso es el cálculo monofásico, que es el cálculo de pérdida de refrigerante debido al efecto sifón después de la ruptura de la tubería. Las variables se calcularon automáticamente con el modelo teórico (como en la ecuación de Bernoulli, preservación del flujo de masa, etc.), y el cálculo procede de la entrada de parámetros por el usuario. Los resultados de cálculo se almacenan secuencialmente en la memoria del ordenador según la unidad de tiempo señalada por el usuario.
Si las gotas de nivel de agua abajo posición 0, significa que termina el flujo monofásico, porque aire comienza a precipitarse el SBL en este momento. Por lo tanto, el primer paso para el flujo monofásico procede hasta que el nivel del agua alcanza la posición 0. Cuando el nivel del agua está en la posición 0, esto significa que la altura undershooting es cero. La altura undershooting es la diferencia de altura entre la entrada de la SBL y el nivel de agua del tanque superior después de la ruptura de sifón. En otras palabras, contracción altura indica cuánto el nivel del agua disminuyó durante el sifón rompiendo. Por lo tanto, la altura undershooting es un parámetro importante, porque permitiría la determinación directa de la cantidad de pérdida de refrigerante. En consecuencia, el programa determina el final del primer paso de cálculo según la altura undershooting.
Si la altura undershooting es mayor que cero, el programa realiza un segundo cálculo de paso que puede simular el flujo de dos fases. Porque el flujo de aire y agua están presentes en el sifón rompiendo el escenario, se deben considerar las propiedades físicas de ambos fluidos. Por lo tanto, se consideran los valores de multiplicador de dos fases, la calidad y la fracción de vacío en este paso de cálculo. Especialmente, el valor de la fracción vacío se utiliza como fin criterio del cálculo del segundo paso. La fracción de vacía puede expresarse como el cociente del flujo de aire a la suma de aire y corrientes de agua. El segundo cálculo paso procede hasta que el valor de la fracción vacío (α) es 0.9. Cuando α es 0.9, el tercer cálculo paso procede que describe el estado estacionario. En teoría, el criterio final para sifón rompiendo es α = 1 puesto que el aire sólo existe en la tubería en este momento. Sin embargo, en este programa, el criterio final para sifón rompiendo es α = 0.9 para evitar cualquier error en el proceso de cálculo. Por lo tanto, una pérdida parcial de los resultados es inevitable, pero este error puede ser insignificante.
Cálculo de estado estacionario se desarrolla durante el tiempo establecido por el usuario. Porque no hay cambio, el estado estacionario se caracteriza en que los valores de resultado de cálculo están siempre constantes. Si romper sifón tiene éxito, el nivel final del agua en el tanque superior se mantendrá en un valor específico, no cero. Sin embargo, si la rotura del sifón no se realiza con éxito, el refrigerante será casi perdido, y el nivel final del agua acerca a cero valor. Por lo tanto, si el valor de nivel de agua es igual a cero en estado estacionario, indica que las condiciones de diseño dadas no son adecuadas para completar la rotura del sifón.
Tras el cálculo, el usuario puede confirmar los resultados de varias maneras. Los resultados muestran el estado del sifón rompiendo, sifón romper progreso y singularidad. El programa de simulación puede predecir y analizar el fenómeno de modo realista y asistir en el diseño del sistema de triturador de sifón. En este papel, el protocolo del experimento, resultados del experimento y la aplicación del programa de simulación se presentan.

<table><tbody><tr><td>Transductor de presión absoluta</td><td>Sensor Technics</td><td>CTE9000</td><td>0,05% de error de escala completa</td></tr><tr><td>Transductor de presión diferencial</td><td>Setra</td><td>C230</td><td>0,25% de error de escala completa</td></tr><tr><td>Caudalímetro ultrasónico</td><td>Tokyo Keiki</td><td>UFP-20</td><td>Resolución 0,01m^3/h</td></tr><tr><td>Visual Studio 2012</td><td>Microsoft</td><td>Windows 8</td><td>Microsoft Foundation Class</td></tr><tr><td>E.R.W. acero tubo</td><td>Hyundai Hysco</td><td>KS D 3507 (SPP)</td> <td>400A (diámetro exterior) x 7,9 mm (espesor)</td></tr></tbody></table>

estudio de sifón interruptor experimento y simulación de un reactor de investigación

Study of Siphon Breaker Experiment and Simulation for a Research Reactor

En las condiciones de diseño de un reactor de investigación, el fenómeno de sifón, inducido por la ruptura de la tubería puede causar flujo continuo hacia afuera del agua. Para evitar esta salida, un dispositivo de control se requiere. Un interruptor de sifón es un tipo de dispositivo de seguridad que puede ser utilizado para controlar con eficacia la pérdida de agua de refrigeración.
Para analizar las características del sifón rompiendo, se llevó a cabo un experimento de escala real. De los resultados del experimento, se encontró que existen varios factores de diseño que afectan el sifón rompiendo el fenómeno. Por lo tanto, es necesario desarrollar un modelo teórico capaz de predecir y analizar el sifón rompiendo fenómeno bajo diferentes condiciones de diseño. Utilizando los datos experimentales, es posible formular un modelo teórico que predice con precisión el progreso y el resultado del sifón rompiendo el fenómeno. El modelo teórico establecido se basa en la mecánica de fluidos e incorpora el modelo de Chisholm para analizar el flujo de dos fases. De la ecuación de Bernoulli, la velocidad, cantidad, contracción altura, caudal, presión, coeficiente de fricción y factores relacionados con el flujo de dos fases podría ser obtenida o calculada. Por otra parte, para utilizar el modelo establecido en el presente estudio, se desarrolló un programa de análisis y diseño de interruptor de sifón. El programa de simulación funciona sobre la base del modelo teórico y devuelve el resultado como un gráfico. El usuario puede confirmar la posibilidad del sifón rompiendo marcando la forma del gráfico. Además, guardar el resultado de toda simulación es posible y puede ser utilizado como un recurso para analizar el sifón real romper el sistema.
En conclusión, el usuario puede confirmar el estado del sifón rompiendo y diseño del sistema de triturador de sifón utilizando el programa desarrollado en este estudio.

Todo el proceso de romper sifón consiste en tres etapas. La primera etapa es la salida del refrigerante debido al efecto de sifón. La segunda etapa es el proceso a partir de la entrada de aire a través del SBL para bloquear la pérdida de refrigerante, llamado sifón rompe. El fenómeno de rotura del sifón puede verse como un fuerte aumento de la presión absoluta en la figura 3. Después de la presión absoluta aumenta rápidamente, se reduce gradualmente debido a ...

El sifón rompiendo el fenómeno fue investigado experimentalmente y se propuso un modelo teórico. Se desarrolló un programa de simulación basado en el modelo teórico y los resultados del programa de simulación se compararon con los resultados experimentales. Se concluyó que los resultados del programa de simulación emparejó bien los resultados experimentales.

Estudio de sifón interruptor experimento y simulación de un Reactor de investigación

Under the design conditions of a research reactor, the siphon phenomenon induced by pipe rupture can cause continuous outward flow of water. To prevent ...

El objetivo general de este experimento y simulación es investigar el fenómeno de ruptura del sifón con el fin de mejorar el diseño y análisis del rompedor de sifón de un reactor de investigación. Este episodio puede ayudar a responder varias preguntas sobre la seguridad de nuestro reactor de investigación, como por ejemplo cómo prevenir un accidente recurrente. La principal ventaja de esta técnica es que el fenómeno de ruptura del sifón puede analizarse de manera sencilla y precisa.Los datos de este experimento se recopilaron en el laboratorio de flujo bifásico de la Universidad de Ciencia y Tecnología de Pohang. Este esquema ofrece una visión general de sus características y del equipo utilizado para monitorearlo. Existe un tanque superior con una capacidad de 57,6 metros cúbicos.Incluye un conjunto de orificio opcional. El tanque inferior se encuentra a 8,3 metros por debajo del tanque superior y tiene una capacidad de 70 metros cúbicos. El agua depositada allí puede reutilizarse mediante una bomba de retorno.El sistema de tuberías tiene una tubería de 16 pulgadas. Existen puntos de ruptura tanto inferiores como superiores, denominados sitios de Accidente por Pérdida de Refrigerante, o LOCA. La línea de ruptura de sifón termina en el tanque superior, a 11,6 metros por encima del punto de ruptura de la tubería inferior.Dos transductores de presión absoluta y tres transductores de presión diferencial monitorean el sistema. También hay un medidor de flujo ultrasónico. Cuatro cámaras registran regiones del experimento a través de ventanas de observación.Los experimentos investigaron los efectos de variar el tamaño del LOCA, el tamaño de la línea de ruptura de sifón, los tipos de ruptura de sifón y la presencia del orificio. Este aparato en la Universidad Global Handong es un modelo a escala 1/8 de la instalación que se utilizará para demostrar el protocolo experimental. Compare su esquema con el de la instalación original.Todas las características relevantes están en su lugar, pero a una escala manejable. Prepárese para el experimento asegurándose de que todos los instrumentos de monitoreo estén colocados y listos para funcionar. A continuación, considere el rango de condiciones experimentales que se estudiarán.Esta demostración utilizará tubos rompedores de sifón de 1/2 pulgada y 1/4 de pulgada. Además, el sitio de LOCA tendrá una abertura de una pulgada o dos pulgadas, creada mediante la conexión de tuberías adecuadas. Este aparato tiene establecidas sus condiciones experimentales.Una línea de ruptura de sifón de 1/2 pulgada está colocada y conectada al tubo que va desde el tanque hasta el LOCA. El primer experimento utilizará el LOCA inferior al final de este tubo. El experimento comienza con un tamaño de LOCA de una pulgada. Una vez realizados todos los preparativos, llene el tanque superior con agua. Verifique el nivel inicial del agua antes de continuar. Con los instrumentos registrando, regrese al sitio inferior de LOCA.Allí, abra la válvula para iniciar el flujo de agua y comenzar la prueba. Recolecte datos hasta que el flujo de agua hacia el tanque inferior haya cesado. Cierre la válvula LOCA inferior antes de continuar.Después de guardar los datos recopilados, prepárese para la siguiente condición de prueba. Esto requiere retirar el tubo que establece el tamaño de LOCA. Reemplace el tubo por el siguiente de diámetro previsto para las pruebas planificadas.En este caso, uno con una abertura de dos pulgadas. Cuando el tanque superior se llene nuevamente, abra el punto inferior de LOCA para recopilar datos en esta configuración. La tercera prueba requiere cambiar la línea del rompedor de sifón.Retire la línea de 1/2 pulgada de su posición. Sustitúyala por la línea de ruptor de sifón de 1/4 de pulgada, que es la línea del siguiente diámetro para estas pruebas. Vuelva a llenar el tanque superior y realice la prueba.Si es necesario, continúe realizando pruebas para todas las configuraciones, incluyendo cambios en la posición de LOCA. El siguiente paso consiste en estudiar los experimentos mediante simulación por computadora. Esta es la pantalla inicial del Programa de Simulación de Rompedores de Sifón.Para verificar los parámetros, haga clic en el botón Mostrar parámetros. La nueva pantalla muestra los parámetros utilizados para la simulación. Después de modificar la entrada según sea necesario, haga clic en Aceptar para regresar a la pantalla inicial.A continuación, haga clic en el botón Ejecutar. Cuando se le solicite, ingrese el intervalo de tiempo que cubrirá la simulación. Haga clic en Aceptar para acceder a una gráfica del nivel de agua.En el gráfico, el nivel de agua se muestra como una función del tiempo durante el intervalo de tiempo seleccionado. Analice el gráfico para determinar si ocurre la interrupción del sifón con los parámetros dados. Para verificar otras salidas, seleccione la casilla de verificación correspondiente debajo del gráfico.Para la gráfica de presión, haga clic en el cuadro p2. Haga clic en el cuadro de nivel de agua para eliminar la gráfica original. Para mostrar el caudal, haga clic en el cuadro q12.Elimine el gráfico de presión haciendo clic nuevamente en p2. Cuando haya terminado, haga clic en el botón Guardar los datos para crear el archivo de texto con los datos. Confirme la acción en el cuadro de diálogo emergente.Haga clic en Aceptar para volver a la pantalla principal. Luego, haga clic en Salir para cerrar el programa. El archivo de datos estará en el mismo directorio que el programa de simulación.Su contenido permite un estudio detallado de los resultados de la simulación numérica. Estos son datos provenientes de un experimento a escala completa en el laboratorio de flujo bifásico de la Universidad de Ciencia y Tecnología de Pohang. Los círculos negros representan datos de presión diferencial.Los triángulos grises representan los datos de Presión Absoluta. Ambos conjuntos se refieren al eje vertical izquierdo. Las cruces rojas son los datos de la tasa de flujo de agua, que utilizan el eje vertical derecho.Hay tres etapas del experimento. La primera es la pérdida de refrigerante. La segunda es la interrupción del sifón.El tercero es el estado estacionario. Este gráfico permite comparar los resultados experimentales de la velocidad de flujo de agua con la salida de la simulación por software. Los cuadrados azules representan los datos para una abertura de LOCA de 12 pulgadas, y la línea azul corresponde a la simulación asociada.Los datos para una apertura de LOCA de 16 pulgadas se muestran con círculos rojos, y la línea roja representa los resultados de la simulación. Aquí hay otra prueba del modelo. La posición horizontal de un círculo negro es la altura de subimpulso medida experimentalmente.La posición vertical es la altura de subimpulso proveniente de una simulación. La línea azul corresponde al caso en que los valores del experimento y de la simulación son iguales. El gráfico sugiere que el modelo puede utilizarse para el análisis de la ruptura del sifón.Las implicaciones de esta técnica se extienden hacia el diagnóstico de la seguridad de un reactor de investigación, ya que el programa puede predecir por completo la demostración de ruptura de sifón en caso de un accidente recurrente por rotura de tubería. Una vez dominada, cada simulación puede realizarse en cinco minutos si se lleva a cabo correctamente. Es importante recordar que los parámetros de entrada para la simulación deben introducirse según las condiciones de diseño del rompedor de sifón.En esta etapa de desarrollo, esta técnica allanó el camino para que los investigadores en el campo del diseño de ruptores de sifón exploraran la seguridad en reactores de investigación. Después de ver este video, debería tener una buena comprensión de cómo diseñar y analizar el ruptor de sifón de un reactor de investigación.

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