Jornal de Ciência de Energia Nuclear e Tecnologia de Geração de Energia

Estudo de novo design de núcleo para reator de investigação nuclear típico para aumentar a taxa de transferência de calor

Disse MA Ibrahim, Hesham F Elbakhshawangy, Mohammed GA Fawaz

As superfícies rugosas têm sido utilizadas como uma ferramenta para melhorar a transferência de calor, aumentando o nível de turbulência na mistura do fluxo. Na simulação numérica de tais escoamentos. O principal objectivo do presente trabalho é aumentar a produção de Mo-99 a partir de um reactor de investigação nuclear típico MTR, melhorando as propriedades termo-hidráulicas no núcleo do reactor. Sabe-se que as nervuras melhoram a transferência de calor entre o fluido transportador de energia e as superfícies de transferência de calor. Foi conduzida uma investigação numérica sobre o escoamento turbulento e o comportamento da transferência de calor no canal retangular com nervuras quebradas inclinadas para seis tipos de arranjos de nervuras. Além disso, são também investigados os efeitos das condições de contorno térmico das costelas e dos tratamentos junto à parede. Todos os cálculos são realizados utilizando o código comercial CFD (ansys workbench 15.0). Os cálculos, baseados no método dos volumes finitos com o algoritmo SIMPLE, foram realizados com números de Reynolds que variaram entre 8.000 a 160.000. Foram realizados estudos de estrutura de escoamento bidimensional incluindo estrutura de vórtice e mistura turbulenta caracterizada pela energia cinética da turbulência. Os resultados numéricos mostram que o canal com nervuras em linha melhorou a transferência de calor em cerca de 160-230% em comparação com um canal liso porque são gerados vórtices longitudinais co-rotativos na secção transversal do canal. Além disso, foram analisados ​​os efeitos dos parâmetros geométricos das nervuras na transferência de calor, como a altura e a inclinação das nervuras. No geral, a matriz nervurada Stagg apresenta o melhor factor de desempenho termo -hidráulico . Os canais de fluxo modificados duplicam a produção de Mo-99.