Regisztráció és bejelentkezés

A BME NTI Oktatóreaktor fűtőelem-pálcája körüli szubcsatornában kialakuló természetes áramlás vizsgálata PIV és LIF méréstechnikával

Az Oktatóreaktor fűtőelem-pálcája körüli szubcsatornában kialakuló természetes áramlás vizsgálata PIV és LIF méréstechnikával

Babcsány Boglárka BSc. IV. évf., társa Kovács Arnold BSc. IV. évf.

e-mail: boglarka.babcsany@hotmail.com, kovacs.arnold@hotmail.hu

Konzulensek: Dr. Aszódi Attila, Yamaji Bogdán, Nukleáris Technika Intézet

e-mail: aszodi@reak.bme.hu, yamaji@reak.bme.hu

A dolgozatunkban a BME NTI Oktatóreaktor egy fűtőelem-pálcájának elektromosan fűtött modelljét vizsgáljuk. A mérés Particle Image Velocimetry (PIV) és Laser Induced Fluorescence (LIF) méréstechnika felhasználásával történik. A PIV technikával kétdimenziós sebességteret tudunk meghatározni, a LIF alkalmazásával pedig kétdimenziós hőmérsékletteret kapunk a mérés eredményeként. A hőmérséklettér ismeretében lehetőség nyílik a konvektív hőátadási tényező meghatározására, ezáltal vizsgálható a pálca hossza mentén változó vastagságú hidraulikai és termikus határréteg hatása a hőátadás folyamatára.

A méréssorozat Szijártó Rita 2011-ben végzett mérésén alapul [1.], de a mérési összeállítást továbbfejlesztettük és az alkalmazott módszert jelentősen finomítottuk, hogy jobb felbontású hőmérséklet- és sebességtereket kaphassunk, ami főleg a kritikus, fűtőelem-pálca közvetlen közelében található mérési tartományban okoz jelentős felbontás-növekedést, valamint a hőátadási tényező számításának hibáját is nagymértékben csökkenti.

A 70 cm hosszú fűtőelem-pálcát természetes konvekció segítségével hűtjük egy vízzel teli tartályban. A méréseket a pálca alsó végétől felfelé haladva 4 cm-enként végezzük el, a pálca melletti tartományról CCD kamera segítségével készítjük el a képeket. A méréssorozat keretében a fűtőelem-pálca modell teljes hosszát végigmérjük, beleértve az 50 cm hosszúságú fűtött szakasz alatti és feletti inaktív részeket. Ez alapján a pálca teljes hossza mentén meghatározható a hőmérséklet- és a sebességmező. A hőmérsékletteret a fűtőelem-pálca fala és a szubcsatornában áramló közeg hőmérsékletének meghatározására használjuk, ezek segítségével a hőátadási tényező számítható, a pálca lineáris hőteljesítményének ismeretében. Szintén a hőmérsékletmező segítségével határozható meg a termikus határréteg vastagsága is. A sebességteret a hidraulikai határréteg vastagságának megállapításához használjuk fel.

A méréseket széles hőmérséklet-tartományban elvégezzük, így összefüggés határozható meg a hőátadási tényező szubcsatornabeli közeghőmérséklettől való függésére is. A mérés nagyon nagy pontosságot és odafigyelést követel, melyet az eredmény is tükröz: e méréstechnikák segítségével rendkívüli felbontásban határozhatjuk meg a kétdimenziós hőmérséklet- és sebességteret.

Irodalom:

1. Szijártó R., Yamaji B., Aszódi A.: New studies of the natural convection around the fuel rod model of the BME training reactor with PIV/LIF technique.

In: 21st Symposium of AER on VVER Reactor Physics and Reactor Safety. Dresden, Németország, 2011.09.19-2011. Dresden: pp. 711-725. (ISBN: 978-963-372-646-4)

szerzők

  • Babcsány Boglárka
    energetikai mérnöki
    nappali alapszak
  • Kovács Arnold
    energetikai mérnöki
    nappali alapszak

konzulensek

  • Dr. Yamaji Bogdán
    egyetemi adjunktus, Atomenergetika Tanszék
  • Dr. Aszódi Attila
    egyetemi tanár, NTI igazgató, Atomenergetika Tanszék