Summary
Kırma fenomenin sifon deneysel olarak araştırıldı ve teorik modeli. Teorik modele dayalı bir simülasyon programı geliştirilmiştir ve simülasyon programı sonuçlarını deneysel sonuçlar ile karşılaştırıldı. Simülasyon programı sonuçlarını deneysel sonuçlar iyi eşleşen sonucuna varıldı.
Abstract
Bir araştırma reaktörü tasarım koşullar altında boru rüptürü tarafından indüklenen sifon fenomen su, sürekli dışa akış neden olabilir. Bu çıkış akışı önlemek için bir kontrol cihazı gereklidir. Bir sifon ayırıcısı soğutucu su kaybı etkili bir şekilde kontrol etmek için kullanılan güvenlik aygıt türüdür.
Sifon kırma özellikleri analiz için gerçek ölçekli deney yapılmıştır. Deney sonuçlarından, bu fenomen kırma sifon etkileyen çeşitli faktörler tasarım bulundu. Bu nedenle, tahmin ve çeşitli tasarım koşullar altında fenomen kırma sifon analiz yeteneğine sahip bir teorik modeli geliştirmek için gerek yoktur. Deneysel verileri kullanarak, ilerleme ve sifon kırma fenomenin sonucunu doğru tahmin teorik modeli formüle etmek mümkündü. Kurulan teorik modeli akışkanlar mekaniği üzerinde temel alır ve iki aşamalı akışını analiz etmesi Chisholm modeli içermektedir. Bernoulli'nin denklemi, hız, miktar yüksekliği, su seviyesi, basınç, Sürtünme katsayısı ve iki aşamalı akış ile ilgili faktörler undershooting elde edilen hesaplanan veya. Ayrıca, bu çalışmada kurulan modeli kullanmak için bir sifon kesici analiz ve tasarım programı geliştirilmiştir. Simülasyon programı ve teorik modeli temelinde faaliyet sonucu bir grafik olarak verir. Kullanıcı grafik şeklini kontrol ederek kırma sifon olasılığı onaylayabilirsiniz. Ayrıca, tüm simülasyon sonucu kaydetmek mümkündür ve sistem kırma gerçek sifon analiz etmek için bir kaynak olarak kullanılabilir.
Sonuç olarak, kullanıcı kırma sifon ve tasarım bu çalışmada geliştirilen program kullanarak sifon kırıcı sistem durumunu doğrulayabilirsiniz.
Introduction
Plaka tipi yakıt, Jordan araştırma ve eğitim reaktör (JRTR) ve KiJang araştırma reaktörü (KJRR) gibi kullanarak reaktörler sayısı son zamanlarda artmıştır. Plaka tipi yakıt kolayca bağlanmak için bir çekirdek aşağı akış araştırma reaktörü gerektirir. Araştırma reaktörleri birincil soğutma sistemi net pozitif emme başkanı gerektiren bu yana, bazı soğutma sistemi bileşenleri reaktör potansiyel olarak yüklenebilir. Ancak, reaktör aşağıda birincil soğutma sistemindeki boru rüptürü ortaya çıkarsa, sifon etkisi reaktör maruz hava neden olabilir soğutucu sürekli drenaj neden olur. Bu kalan ısı, hangi ciddi bir kaza neden olabilir kaldırılamaz olduğunu anlamına gelir. Bu nedenle, soğutucu kaza (LOCA) kaybı halinde, ciddi bir kaza engelleyebilirsiniz bir güvenlik aygıtı gereklidir. Bir sifon ayırıcısı böyle bir güvenlik cihazı var. Etkili bir Inrush hava kullanarak su drenaj önleyebilirsiniz. Tüm sistem sistem kırma sifon denir.
Araştırma reaktörü Emanet geliştirilmesi için çeşitli çalışmalar yapılmıştır. McDonald ve Marten1 Vana bir aktif olarak faaliyet kırıcı olarak kırma bir sifon performansını onaylamak için bir deney taşıdı. Neill ve Stephens2 küçük boyutlu boru pasif işletilen bir aygıt olarak bir sifon ayırıcısı kullanarak bir deneme yapılır. Sakurai3 nerede tamamen ayrı hava-su akışı modeli uygulandı kırma sifon çözümlemek için analitik bir model önerdi.
Dikkat edilmesi gereken birçok parametre olduğundan kırma sifon son derece karmaşıktır. Ayrıca, gerçek ölçekli araştırma reaktörleri için deneyler yapılan değil çünkü önceki çalışmalarda çağdaş araştırma reaktörleri için uygulamak zordur. Bu nedenle, önceki çalışmalarda kırma sifon için tatmin edici bir teorik model sundu değil. Bu nedenle, gerçek ölçekli deney teorik bir model kurmak için yapılmıştır.
Sifon kesici etkisi üzerinde bir araştırma reaktörü araştırmak için gerçek ölçekli doğrulama deneyler Pohang Üniversitesi bilim ve Teknoloji (POSTECH) ve Kore atom enerjisi Araştırma Enstitüsü (KAERI)4,5 tarafından gerçekleştirilmiştir ,6. Şekil 1 sifon kırıcı deneme için gerçek bir tesistir. Şekil 2 bir şematik diyagramı tesisin gösterir ve tesis işareti içerir.
Şekil 1. Tesis gösteri deneyi kırma sifon için. Ana boru boyutu 16 ve bir akrilik pencere gözlem için yüklenir. Delik basınç düşüşü açıklamak için hazırlanan bir cihazdır. Bu nedenle, bir delik montaj bölümü üst deponun dibinde. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.
Şekil 2. Deney tesisi şematik diyagramı. Ölçüm noktaları konumunu sunulur. Sayıları bu alakalı yerlerde gösterir; 0 girişinde sifon ayırıcısı belirtir noktası, nokta 1 su seviyesi anlamına gelir, nokta 2 sifon ayırıcısı ve ana boru bağlantılı parçası anlamına gelir ve LOCA 3 ettiğinizi noktası yerleştirin. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.
Sifon kırıcı deneysel tesis üst bir tank, daha düşük bir tank, boru sistemi ve dönüş pompası oluşmaktadır. Üst tank kapasitesi 57.6 m3' tür. Alt alan ve derinlik 14.4 m2 (4 m x 3.6 m) ve 4 m, sırasıyla vardır. Alt tank ve LOCA pozisyon üst deponun altında bulunduğu 8.3 m vardır. Alt tank kapasitesi 70 m3' tür. Alt tank deneme sırasında su depolamak için kullanılır. Alt tank için dönüş pompası bağlanır. Su içinde alt tank üst tankına pompalanır. 16 boru sisteminin ana boru boyutudur. Sifon kesici hat (SBL) bulunduğu 11.6 m alt boru yüksek sonudur rüptürü noktası. Buna ek olarak, akrilik windows için görselleştirme, boru şekil 1' de gösterildiği gibi yüklenir.
Birkaç aygıt fiziksel sinyaller ölçmek için kuruldu. İki mutlak basınç güç çeviriciler (APTs) ve üç Diferansiyel Basınç güç çeviriciler (DPTs) kullanılmıştır. Su kitle akış oranı ölçmek için bir ultrasonik debimetre kullanıldı. Veri toplama sistemi zaman aralıkları 250 ms, tüm ölçüm verileri almak için kullanılan. Ek olarak cihazın ölçüm için kameralar gözlem için yüklü olan ve bir cetvel su seviyesini kontrol etmek için üst deponun iç duvarında bağlıydı.
Çeşitli LOCA ve sifon ayırıcısı (SB) boyutları, sifon kırıcı türleri (satır/delik) ve ağız reaktör yakıt ve boru kopma noktası ile ilgili varlığı denemede kabul edildi. LOCA ve SBL boyutu, LOCA ve SBL çeşitli boyutlarda etkisini doğrulamak için kullanılmıştır. LOCA boyutları 6 ' 16've 2'den 6'değişmekteydi SBL boyutları arasında değişiyordu. Deneyinde, çizgi ve delik türü sifon ayırıcılarını kullanılmıştır ama bu çalışmada aşağıdaki içeriği yalnızca JRTR ve KJRR kullanılan SBL türü dikkate alır. Deneysel sonuçlar bir örnek olarak, şekil 3 baskı ve su akış hızı verisi içeren bir grafiktir. 4 Ekim 2013 yapılan ve LN23 deneysel veriler örneğidir (satır tipi SB, hiçbir delik 12 LOCA, SBL 2.5 ').
Deney verileri, kırma fenomenin sifon tahmin edebilirsiniz teorik modeli kurulmuştur. Teorik modeli Bernoulli denklemi ile başlar. Akışkan hızının Bernoulli denklemi elde edilir ve hacimsel Debi sıvı boru alanına göre hızı çarpılarak elde edilebilir. Ayrıca, su seviyesi hacimsel Debi kullanılarak elde edilebilir. Temel teorik modeli olarak kavramdır yukarıda. Ancak, kırma fenomenin sifon iki aşamalı bir akışı olduğu için dikkate alınması gereken ek puan vardır. İki aşamalı akış analizi modeli göz önünde bulundurulacak, bir doğruluk doğrulama test gerçekleştirildi. Chisholm modeli daha homojen bir modeli daha doğru olduğu için Chisholm modeli fenomen analiz etmek için kullanılır. Chisholm modeline göre iki aşamalı çarpanı formül Denklem 17olarak ifade edilir. Bu denklemdeki ф iki aşamalı çarpanı temsil eder, ρ yoğunluk temsil eder ve X kalite temsil eder.
(1)
Ayrıca, bir simülasyon programı bir grafik kullanıcı arabirimi (GUI) ile geliştirilmiştir. Şekil 3' deki mutlak basınç verilerinizi geçiş tarafından üç aşamada fenomen ayrılabilir: Soğutucu (tek fazlı akış), sifon kırma (iki aşamalı akış) ve kararlı duruma kaybı. Bu nedenle, ana hesaplama işlemi algoritma gerçek fenomen üç aşama karşılık gelen üç adımlı bir işlemi içerir. Hesaplama işlemi de dahil olmak üzere, simülasyon işlemi açıklamak için tüm algoritması şekil 48' de gösterilmiştir.
Yazılımı kullanarak (bkz. ek Video 1) simülasyonu başlamak için kullanıcı tasarım koşuluna karşılık gelen giriş parametreleri girer ve giriş parametreleri sabit değerler olarak depolanır. Kullanıcı parametreleri girdikten sonra simülasyon ile devam eder, programın ilk adım hesaplama gerçekleştirir. İlk adım bir hesaplama kaybı için soğutucu sifon etkisi nedeniyle boru rüptürü sonra tek fazlı hesaplamasıdır. Değişkenleri teorik modeli (olduğu gibi Bernoulli'nin denklemi, kütle akış koruma, vb) tarafından otomatik olarak hesaplanır ve hesaplama parametreleri giriş kullanıcı tarafından alınan devam eder. Hesaplama sonuçları sıralı olarak kullanıcı tarafından belirlenmiş zaman birimine göre bilgisayar bellekte depolanır.
Su seviyesi damla 0 konumlandırırsanız, hava SBL şu anda acele başlar çünkü tek fazlı akış sona ereceğini, demektir. Su seviyesi pozisyon 0 ulaşıncaya kadar bu nedenle, tek fazlı akış için ilk adım devam eder. Su seviyesi konumunda 0 olduğunda, bu undershooting yükseklik sıfır olduğu anlamına gelir. Undershooting SBL giriş ve üst tank su seviyesi arasındaki yükseklik farkı sifon kırma sonra yüksekliktir. Başka bir deyişle, yükseklik undershooting kırma sifon sırasında ne kadar su seviyesi azalma gösterir. Bu nedenle, undershooting yükseklik önemli bir parametre, çünkü soğutucu kaybı miktarını doğrudan belirlenmesi izin vermezler. Sonuç olarak, program undershooting yükseklik göre ilk adım hesaplama sonuna belirler.
Undershooting yüksekliği sıfırdan büyükse program iki aşamalı akış simülasyonu ikinci bir adım hesaplama gerçekleştirir. Su ve hava akışı Sahne Alanı'ndaki sifon mevcut olduğundan, her iki akışkanların fiziksel özellikleri dikkate alınmalıdır. Bu nedenle, iki aşamalı çarpanı, kalite ve void kesir değerleri bu hesaplama adımda kabul edilir. Özel olarak, geçersiz kesir değer ölçütü ikinci adım hesaplama biten olarak kullanılır. Geçersiz kesir hava toplamına hava akışı ve su akışı oranı olarak ifade edilebilir. Geçersiz kesir (α) değeri 0,9 üzerinde bu kadar ikinci adım hesaplama gerçekleştirilir. α 0,9 üzerinde olduğunda, üçüncü adım hesaplama kararlı duruma açıklayan devam eder. Teorik olarak, bitiş kırma sifon için α kriterdir sadece hava boru içinde şu anda var yana = 1. Bu programda, kırma sifon bitiş ölçütlerini ise α = 0,9 hesaplama işleminin herhangi bir hatayı önlemek için. Bu nedenle, sonuçları kısmi kaybı kaçınılmaz olduğunu, ancak bu hata ihmal edilebilir olabilir.
Kararlı duruma hesaplama kullanıcı tarafından ayarlanan süre boyunca devam eder. Değişiklik yok çünkü hesaplama sonuç değerlerini her zaman sabittir ki kararlı duruma karakterizedir. Kırma sifon başarılı olursa, su içinde üst tank son seviyesi belirli bir değerde değil sıfır kalır. Ancak, sifon kırma başarıyla gerçekleştirilir, soğutucu neredeyse kaybolacak ve su son seviyesi sıfır değerini yaklaşıyor. Su seviyesi değeri sabit durumda sıfıra eşitse, bu nedenle, belirli tasarım koşulları sifon kırma tamamlamak yeterli olmadığını gösterir.
Hesaplamadan sonra kullanıcı çeşitli şekillerde sonuçları onaylamak. Sonuçlar kırma, sifon ilerleme ve tekillik sifon durumunu gösterir. Simülasyon programı tahmin ve gerçekçi fenomen analiz ve sifon kırıcı sistem tasarımında yardımcı olmak. Bu kağıt, deney protokolü, deney ve uygulama simülasyon programı sonuçlarını sunulmaktadır.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
1. deneysel işlemin 4 , 5 , 6
- hazırlama adım
- deney tesisi kontrol edin. Test matris üzerinde bağlı olarak, dikkatle LOCA boyutu, SBL boyutu, sifon kırıcı türleri ve ağız, deneme önce varlığı gibi test matris test koşulları kontrol edin. Ayrıca, cihazların ve tesisin bileşenleri veri gürültü veya arıza düzgün çalıştığını doğrulamak için testi.
- Alt tankın içinde yüklü dönüş pompa kullanarak su ile üst haznesini doldurun.
- SBL içinde kalan hava kaldırın. Artık hava SBL kaldırmak için bir vakum pompası ve arabellek odası kullanın.
- Üst tank ilk su düzeyini kontrol edin. Tanka bağlı cetveli kullanın.
- Test adımı
- Borulama sistemi sonunda Vanayı aç.
- Sifon kırma fenomenin sırasında kontrol gibi su seviyesi, debi ve basınç değişiklikleri, ölçülen verileri veri toplama sistemi kontrol odasında istimal. Soğutucu hiçbir çıkış, ilk deneme erer. Son olarak, belirli test koşulları ile elde edilen deneysel sonuçlar kaydetmek.
- (SBL boyutu, LOCA boyutu, delik varlığı ve LOCA konum) test değişkenlerini aşağıdaki gibi değiştirin.
- Değişiklik SBL boyutu gittikçe 2, 2.5, 3, 4, 5 ve 6 '; ana boru Şekil 2 2 pozisyonda bir flanş ortak tarafından verilen SBL bağlandığı.
Not: Somunlar ile flanş ortak kullanarak SBL boyutu, LOCA boyutu ve ağız, varlığı gibi deneysel değişkenleri değiştirilir. Bu nedenle, bu işlemleri el ile yapılmaktadır. - Tekrar adımları 1.1.1 - tüm SBL boyutları deneyler yapılır kadar 1.2.2.
- Pozisyonda 1, LOCA ile değişiklik LOCA boyutu gittikçe 6, 8, 10, 12, 14 ve 16 inç; verilen Redüktör ana boru Şekil 2 3 pozisyonda bir flanş ortak tarafından bağlı.
- Tekrar adımları 1.1.1 - tüm LOCA boyutları deneyler yapılır kadar 1.3.2.
- Delik (veya Kaldır delik) bağlı ana boru flanş cigara üst deponun dibinde tarafından yükle.
Not: Önceki adımı deneyler devamsızlık (veya durum) delik ile gerçekleştirilen. Bu nedenle, orifis yüklü (kaldırıldı sonraki deneme için veya).- Bu işi yapmak için üst tank içinden su yok olduğundan emin olun.
- Adımları 1.1.1 - 1.3.4 yineleyin. SBL ve LOCA boyutu altında delik varlığı (veya devamsızlık) etkisini onaylamak için önceki adımı yineleyin. Önceki adım deneyler LOCA konum 1 ile gerçekleştirilen gibi
- pozisyonu 2, LOCA değiştirin. Bir sonraki deneme için LOCA konumunu değiştir.
Not: deneysel kurulumunda iki LOCA konum oluşturulur. Her bir yalıtım kelebek Vana LOCA boruyla bir ana boru sistemine bağlı.- LOCA konumunu değiştirmek için yalıtım kelebek Vana 1 LOCA konumundaki kapatıp LOCA pozisyonda 2 Vana açın.
- Tekrar adımları 1.1.1 - 1.3.6.
- Değişiklik SBL boyutu gittikçe 2, 2.5, 3, 4, 5 ve 6 '; ana boru Şekil 2 2 pozisyonda bir flanş ortak tarafından verilen SBL bağlandığı.
2. Simülasyon programı çalıştıran
- sifon kırıcı simülasyon programı çalıştırmak için program simgesini tıklayın
- .
Not: Yordam ek Video 1 ' de gösterilmiştir. Görüldüğü gibi simülasyon programı başlangıç ekranı 4 düğme (parametre, koşmak, el kitabı ve çıkış göster) oluşur. Kullanıcı tıkladığında ' göstermek parametreleri ' düğmesi, yeni bir komut penceresi açar ve parametreleri listesini içerir. Kullanıcı değiştirmek ve değişkenlerin sayısal değerlerini doğrulamak yapabiliyor. ' Çalıştırmak ' düğme dahil formüller giriş parametreleri yerine kullanarak hesaplamaları gerçekleştirir. ' Manuel ' kullanım ve program sürümü bildirdiğiniz için düğmedir ve ' çıkış ' düğmesi programı kapatır. Sonuçları gösterilmektedir ' sonuçlarını göster ' windows. - 'I tıklatın " gösteri parametre " düğmesini.
- Verilen simülasyon koşulları göz önünde bulundurarak giriş verileri değiştirmek.
- 'I tıklatın " çalıştırmak " düğmesini.
- Su seviyesi grafik şekli iade ' sonuçlarını göster ' pencere. Program süresi ile sonuç değerlerini düzenler ve grafik otomatik olarak çizer.
- Grafik şekli ile görsel olarak sifon kırılma olasılığı onaylamak; su seviyesi veya undershooting yüksekliği aynı değeri sürekli olarak sonuna kadar varsa, kırma sifon belirli koşullar altında mümkündür. Bkz. şekil 3.
- Diğer çıkışlar check-in ' sonuçlarını göster ' pencere. Sekiz seçenekleri (su seviyesi, undershooting yükseklik, basınç, su hızı, hava hızı, iki aşamalı karışımı hız, miktarı ve sürtünme) çıktıyı denetlenecek dikkat edin. Onay kutusunu kullanarak grafik türünü seçin.
Not: Bu zamanla her değer değişikliği grafiği görülebilir çünkü sifon kırma fenomenin bir bakışta kavramak kolaydır. - Onaylamak çıkış süreye bağlı olarak özel değeri tıklatarak " hesapla belirli bir zaman içinde " düğmesi. İstediğiniz süreyi girin ve sonuçlarına göre ayarlamak zaman kontrol edin.
- Tıklatarak tüm simülasyon sonuç verileri kaydetmek " verileri kaydetmek " düğmesini.
Not: Sonuçları metin dosyası biçiminde kaydedilir ve benzetilmiş koşullar birlikte kurtardı.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Kırma sifon tüm süreci üç aşamadan oluşur. Soğutucu sifon etkisi nedeniyle çıkış ilk aşamasıdır. Soğutucu, sifon kırma denilen kaybı engellemek için SBL havada girifli başlatma işlemini ikinci aşamasıdır. Sifon kırma fenomenin mutlak, salt basınç şekil 3' te keskin bir artış olarak görülebilir. Mutlak basınç hızla artar sonra yavaş yavaş su seviyesi azalma nedeniyle azalır. Geri üst tank için bazı kalıntı su akar beri kırma sifon sonunda tekrar mutlak basınç artar. Kırma sifon tamamlanırsa, başka hiçbir sızıntı soğutucu ve bu durumu 'kararlı duruma' denir. Yok çünkü durum değişikliği, mutlak basınç da sabit tutulur. Yüksek bir değer ilk aşama sırasında devam edildi, akış hızı yavaş yavaş başlar kırma sifon olarak azalır. Kırma sifon olduğunda başarıyla tamamlandı, soğutucu sızıntısı yavaş yavaş azalır ve Video 1' de gösterildiği gibi durdu. Şekil 3 ' te Diferansiyel Basınç sifon kırma başladıktan sonra sürekli artış eğilimi gösterdi.
Boru rüptürü sifon kırıcı yokluğunda meydana gelirse, tüm soğutma sifon etkisi nedeniyle sızıntı olacaktır. Sifon kırıcı yokluğu açıklar deney Video 2 ' de (XN; sifon kırıcı yokluğu) gösterilir. Öte yandan, Video 3 (LN; çizgi türü sifon kırıcı) ve Video 4 (HN; delik türü sifon kırıcı) sifon kırıcı etkili soğutma kaybını önler göstermek. Her iki durumda da, bu soğutucu belirli bir su seviyesinin altında kaçak değil doğrulanır. Sonuç olarak, deneyler sifon kırıcı soğutucu kaybını önlemek için uygun bir aygıt olabilir gösterdi.
Ayrıca, deneysel test sonuçlarına göre bu Chisholm katsayısı ve tasarım koşulları arasındaki ilişki tanımlamak mümkün oldu. İlk başta, deneysel koşullar yansıtacak şekilde basınç kaybı katsayısı ince ayar işlemi gerçekleştirilmiştir. Basınç kaybı katsayısı ayarladıktan sonra Chisholm katsayısı B deneme yanılma yöntemiyle sonucuna. Çünkü hava ve su kütle akış Chisholm katsayısı B değerini ayarlarken dikkat edilmesi gerekenlerin, kütle akış kantitatif değerlendirmek için bir ölçüt gerekliydi. Bu ölçüt bir hava akış hızı faktörü ve kütle akış su kullanılarak türetilmiştir. C faktörü denilen ölçütü Chisholm katsayısı B. ilişkisiyle belirlemek için kullanılır Önerilen C faktörü formül Denklem 2 tarafından verilir ve hava akış hızı faktörü Denklem 39,10tarafından verilir. Aşağıdaki formüllerde ρ yoğunluğu ve K02 basınç kaybı katsayısı konumu 0 ve konumu 2 arasında temsil eder. Yoğunluk ve Denklem 3 '2' basamak sabit olduğundan, onlar ortadan kaldırılabilir. Bu nedenle, hava akış hızı faktörü Basitleştirilmiş tür F faktörü Denklem 2' adı verilir. Kütle akış su da değerlendirilmelidir; LOCA büyüklüğü arttıkça artar, ancak alan de aynı anda artar. Bu nedenle, kütle akış farklı LOCA boyutu ile birim alan başına kütle akış almak için bölgelere göre ayrılmıştır. Burada, sadece hava boru içine girmeden önce kütle akış değeri hesaplanır.
(2)
(3)
Chisholm katsayısı B ve C faktörü arasındaki ilişkiyi bulmak için regresyon analizi kullanıldı. Sonuç olarak, korelasyon formüller (üstel ve Kuadratik fonksiyon) tipi iki elde edilebilir ve R2 değerleri 0.93 (Üstel fonksiyon) ve 0.97 (Kuadratik fonksiyon). Her işlevin denklemi 4 ve Denklem 59olarak verilir. Denklem 4 LOCA, nispeten büyük bir boyutu 12'gibi ve 16 LOCA boyutlarda için iyi tahmin etmek mümkün. Öte yandan, Denklem 5 LOCA, nispeten küçük boyutlarda 8 ve 10 LOCA boyutlarda gibi için iyi tahmin etmek mümkün. Sonuç olarak, Üstel fonksiyon için 11'daha büyük LOCA nispeten büyük bir boyutunu tahmin etmek için kullanılır ve Kuadratik fonksiyon için kullanılan 11'daha küçük.
(4)
(5)
Kırma fenomenin sifon tasarım şartlarından Chisholm katsayısı B türeterek mümkün 's, teorik modeli kurulması anlamlı olmamasıdır. Bu nedenle, teorik modeli içeren bir simülasyon programı geliştirilmesi fenomen analiz ve sifon kırıcı tasarlamak için yararlı olacaktır.
Simülasyon ve deneysel sonuçlar karşılaştırma grafiği şekil 5' te gösterilen. Grafik göz önüne alındığında, simülasyon programı gerçek ölçekli deneyden elde edilen sonuçları tahmin olabilir. Sadece undershooting yükseklik sonuçlar, aynı zamanda simülasyon programından elde edilen akış veri desenleri bu deneysel olarak elde edilen benzer gösterin. Şekil 6 akış oranı grafiği LOCA boyutları içinde 12 ve 16'için geçen süre karşı olduğunu. Ancak, en başından deney ve simülasyon arasında bazı farklar vardır. Aslında, deneysel akış hızı değerlendirme aşamasına başlanıyor içinde video görselleştirme dayanıyordu ve akış hızı verisi deneme daha düşük su seviyesi 5 hesaplayarak elde edildi s. Bu yöntem alternatif bir yol olduğu için tam olarak akışını geliştirmeden önce ultrasonik akış ölçer akış hızı doğru ölçmek değil. Deney ve simülasyon sonuçları arasındaki fark bu noktada nedeniyle gibi görünüyor. Aşamasına başlanıyor dışında simüle akış hızı deneysel değerlerine benzerdi ve program eğilim LOCA büyüklüğüne göre doğru bir şekilde tahmin.
Şekil 3. Deneysel sonuç. Su seviyesi, yükseklik, basınç ve Debi undershooting ölçülen değişkenleri içerir. Sonuçlar arasında basınç ve akış hızı verisi sunulur. Basınç değişikliği göz önüne alındığında, fenomen büyük ölçüde üç bölüme ayrılır; Soğutucu, sifon kırma ve kararlı duruma kaybı. Pressurbiraz soğutucu bölümü kaybı değişimler değiştirir, e hızlı breaking bölümünde sifon artırır. Ayrıca, baskı sırasında sabit durumu değişmez. Ayrıca, akış hızı yavaş yavaş sifon kırılma nedeniyle azalır görülebilir. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.
Şekil 4. Algoritma simülasyon programı. Algoritma teorik modeli9uygulamak için geliştirilmiştir. Gerçek fenomen yansıtmak için algoritma ana hesaplama işlemi üç aşamadan oluşuyordu. Tasarım koşulları yansıtmak giriş parametreleri belirtilmişse her sahne için verilen ölçütlere otomatik olarak hesaplanır. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.
Şekil 5. Tahmini geçerlilik. Simülasyon sonuçlarının doğruluğunu değerlendirmek için yükseklik undershooting deney sonuçları ile karşılaştırılır. Simülasyon makul deneyler eşleşen bulunamadı. Başka bir deyişle, simülasyon programı kırma sifon çözümlenmesi için iyi bir performans sunuyor. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.
Şekil 6. Akış oranı grafiği. Simüle (SIM) akış hızı deneysel (Exp) değerler için benzer. Simülasyon nispeten doğru akış hızı miktarlarını hesaplamak çünkü simüle undershooting yükseklik ve su seviyesi değerleri için deneysel değerleri benzer. Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.
Video 1. Başarılı sifon (LOCA) breaking. Bu video ile sifon kırıcı bir deneydir. Kelebek Vana LOCA konumunda açıldığında soğutucu sızıntıları. Ancak, soğutucu sızıntısı yavaş yavaş azalır ve sifon kırıcı nedeniyle durdu. Başka bir deyişle, bu video bu sifon kırıcı soğutucu sızıntısı engelleyebilir gösterir. Bu videoyu izlemek için lütfen buraya tıklayın. (İndirmek için sağ tıklatın.)
Video 2. Sifon ayırıcısı (XN) yokluğu. Bir sifon ayırıcısı yokluğunda, soğutucu dışarı akışı devam ediyor ve nihayet üst tank su seviyesi sıfır olur. Bu videoyu izlemek için lütfen buraya tıklayın. (İndirmek için sağ tıklatın.)
Video 3. Satır türü sifon ayırıcısı (LN). Sifon kırıcı etkili soğutma kaybını önler. Bu videoyu izlemek için lütfen buraya tıklayın. (İndirmek için sağ tıklatın.)
Video 4. Delik türü sifon ayırıcısı (HN). Sifon kırıcı etkili soğutma kaybını önler. Bu videoyu izlemek için lütfen buraya tıklayın. (İndirmek için sağ tıklatın.)
Tamamlayıcı Video 1. Simülasyon programı çalıştırıyor. Simülasyon programı başlangıç ekranı (göster parametresi, koşmak, el kitabı ve çıkış) 4 düğme oluşur. Kullanıcı 'parametrelerini göster' düğmesini tıklattığında, yeni bir komut penceresi açar ve parametreleri listesini içerir. Kullanıcı değiştirmek ve değişkenlerin sayısal değerlerini doğrulamak yapabiliyor. "Çalıştır" düğmesini giriş parametreleri dahil formüller yerine kullanarak hesaplamaları yapar. 'Elle' kullanım ve program sürüm bilgilendirme düğmesi ve 'Çıkış' programı kapatmak için bir düğme. Sonuçları 'Sonuçlarını göster' pencerelerde gösterilir. Bu videoyu izlemek için lütfen buraya tıklayın. (İndirmek için sağ tıklatın.)
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Sifon kırıcı bir boru rüptürü kaza meydana geldiğinde soğutucu kaybını önlemek için kullanılan pasif işletilen Emanet bir aygıttır. Ancak, çünkü hiçbir deneme gerçek ölçekli araştırma reaktörleri için çağdaş araştırma reaktörleri için uygulamak zordur. Bu nedenle, gerçek ölçekli deney POSTECH ve KAERI tarafından yapılmıştır. Denemenin amacı sifon kırma gerçek ölçekli boyuna uygun olduğunu belirlemek için kırılma etkileyen faktörler sifon doğrulayın oldu. Deneysel sonuçlar gösterir SBL boyutu ve LOCA boyutu ana olduğunu undershooting etkileyen değişkenleri.
Dikkat edilmesi gereken birçok parametre olduğundan kırma sifon hesaplaması aşırı karmaşık olur. Önceki çalışmalarda kırma sifon için tatmin edici bir teorik model sundu değil. Bu nedenle, gerçek sifon kırma fenomenin analiz edebilirsiniz bir teorik modeli gerçek ölçekli sifon kırıcı deney sonuçlarından kurulmuştur. Teorik modeli akışkanlar mekaniği ve iki aşamalı akış için Chisholm model dayanıyordu. Bernoulli'nin denklemleri akış hızı elde edilebilir. Ayrıca, hacimsel Debi, su seviyesi ve undershooting yükseklik, gibi diğer önemli değişkenler teorik modeli iki aşamalı akış dikkate alınarak hesaplanan.
Ardından, bir simülasyon programı temel teorik model alınarak geliştirilmiştir. Simülasyon sonuçları deneysel sonuçları ile karşılaştırıldığında bu teorik modeli gerçek sifon kırma fenomenin analiz edebilirsiniz gösterilmiştir. Simülasyon sonuçlar araştırma reaktörü boru rüptürü kaza karşı güvenliği yargılamak için temel olarak kullanılabilir ve program sifon kırıcı tasarımı için kullanılabilir.
Ancak, yeni geliştirilen teorik modeli ve simülasyon programı sadece gerçek ölçekli deneme 16 ana boru boyutu ile geliştirilmiştir. Simülasyon programı çeşitli ölçeklerde uygulanabilirliği doğrulamak için yeni bir deney tesisi küçük ölçekli sifon kesici testleri için önceki gerçek ölçekli deney tesisi miniaturizing tarafından hazırlanıyoruz. C faktör ve Chisholm katsayısı B, varolan deneme, dizi de dahil olmak üzere geniş bir kabul edilecektir.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Yazarlar ifşa gerek yok.
Acknowledgments
Bu eser Kore (NMG) hibe Kore hükümeti tarafından finanse edilen Ulusal Araştırma Vakfı tarafından desteklenmiştir (MSIP: Bilim Bakanlığı, ICT ve gelecek planlama) (No NRF-2016M2B2A9911771).
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Absolute pressure transducer | Sensor Technics | CTE9000 | 0.05% full-scale error |
| Differential pressure transducer | Setra | C230 | 0.25% full-scale error |
| Ultrasonic flow meter | Tokyo Keiki | UFP-20 | Resolution 0.01m^3/h |
| Visual Studio 2012 | Microsoft | Windows 8 | Microsoft Foundation Class |
| E.R.W. steel pipe | Hyundai Hysco | KS D 3507(SPP) | 400A(out dia.) x 7.9mm(thickness) |
References
- McDonald, J., Marten, W. A Siphon Break as a Blocking Valve. , (1958).
- Neill, D. T., Stephens, A. G. Siphon Breaker Design Requirements 12. Experimental and Analytical Study. , Available from: https://www.osti.gov/scitech/biblio/6623426 (1993).
- Sakurai, F. JAERI-Research 99-016. Study for Improvements of Performance of the Test and Research Reactors. , (1999).
- Kang, S. H., et al. Final Report of Experimental Studies on Siphon Breaker. , Korea Atomic Energy Research Institute. (2011).
- Kang, S. H., et al. Experimental Study of Siphon breaker. , Korea Atomic Energy Research Institute. (2013).
- Kang, S. H. Siphon Breaker Design on Research Reactor with Real-Scale Experiment. , Pohang University of Science and Technology. (2015).
- Fossa, M., Guglielmini, G. Pressure Drop and Void Fraction Profiles during Horizontal Flow through Thin and Thick Orifices. Exp. Thermal Fluid Sci. 26, 513-523 (2002).
- Lee, K. Y., Kim, W. S. Development of siphon breaker simulation program for investing loss of coolant accident of a research reactor. Ann. Nucl. Energy. 101, 49-57 (2017).
- Lee, K. Y., Kim, W. S. Theoretical Study on Loss of Coolant Accident of a Research Reactor. Nucl. Eng. Des. 309, 151-160 (2016).
- 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).
