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¿Qué es la columna térmica? Definición

2020-01-062019-09-16 por Nick Connor

Otra corriente de convección importante, que se forma en la atmósfera es una columna térmica. La columna térmica es una columna de aire ascendente en las altitudes más bajas de la atmósfera de la Tierra, una forma de corriente ascendente atmosférica.

Corrientes de convección – Columna térmica

columna térmica - corrientes de convección — Fuente: wikipedia.org Licencia: CC BY 2.5

Otra corriente de convección importante , que se forma en la atmósfera es una columna térmica . La columna térmica es una columna de aire ascendente en las altitudes más bajas de la atmósfera de la Tierra, una forma de corriente ascendente atmosférica. Las columnas térmicas se crean por el calentamiento desigual de la superficie de la Tierra por la radiación solar, y son un ejemplo de convección natural atmosférica.

El Sol calienta el suelo, que a su vez calienta el aire directamente sobre él. El aire más cálido más cercano a la superficie se expande, volviéndose menos denso que el aire circundante. El aire más ligero sube y se enfría debido a su expansión en la presión más baja a altitudes más altas. Deja de subir cuando se enfría a la misma temperatura que el aire circundante. La tierra oscura, las áreas urbanas y las carreteras son buenas fuentes de columnas térmicas .

Creación de corrientes de convección.

La creación de corrientes de convección se basa en tres supuestos físicos:

Presencia de fuente de calor . Se requiere una fuente de calor, porque las corrientes de convección se generan por las diferencias de densidad en el fluido que se producen debido a los gradientes de temperatura. En la convección natural, el fluido que rodea una fuente de calor recibe calor y, por expansión térmica, se vuelve menos denso y se eleva. La expansión térmica del fluido juega un papel crucial. En otras palabras, los componentes más pesados (más densos) caerán, mientras que los componentes más livianos (menos densos) se elevarán, lo que provocará un movimiento de fluido a granel.
Presencia de aceleración adecuada. La convección natural solo puede ocurrir en un campo gravitacional o en presencia de otra aceleración adecuada, como la aceleración, la fuerza centrífuga y la fuerza de Coriolis. La convección natural esencialmente no opera en la órbita de la Tierra. Por ejemplo, en la Estación Espacial Internacional en órbita, se requieren otros mecanismos de transferencia de calor para evitar el sobrecalentamiento de los componentes electrónicos.
Geometría adecuada . La presencia y la magnitud de la convección natural también dependen de la geometría del problema. La presencia de un gradiente de densidad de fluido en un campo gravitacional no asegura la existencia de corrientes de convección naturales. Este problema se ilustra en la siguiente figura, donde un fluido está encerrado por dos grandes placas horizontales de diferente temperatura (T _superior ≠ T _inferior ).
- En el caso A, la temperatura de la placa inferior es más alta que la temperatura de la placa superior. En este caso, la densidad disminuye en la dirección de la fuerza gravitacional. Esta geometría induce la circulación del fluido y la transferencia de calor se produce a través de la circulación natural . El fluido más pesado descenderá, calentándose en el proceso, mientras que el fluido más ligero se elevará, enfriándose a medida que se mueve.
- En el caso B, la temperatura de la placa inferior es inferior a la temperatura de la placa superior. En este caso, la densidad aumenta en la dirección de la fuerza gravitacional. Esta geometría conduce a condiciones estables, gradiente de temperatura estable y no induce la circulación del fluido. La transferencia de calor se produce únicamente por conducción térmica.

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Este artículo se basa en la traducción automática del artículo original en inglés. Para más información vea el artículo en inglés. Puedes ayudarnos. Si desea corregir la traducción, envíela a: translations@nuclear-power.com o complete el formulario de traducción en línea. Agradecemos su ayuda, actualizaremos la traducción lo antes posible. Gracias.

Qué es la ebullición por flujo – Ebullición por convección forzada – Definición

2020-01-062019-09-16 por Nick Connor

En la ebullición de flujo (o ebullición por convección forzada), el flujo de fluido se fuerza sobre una superficie por medios externos como una bomba, así como por efectos de flotabilidad. Ingenieria termal

Ebullición por flujo: ebullición por convección forzada

En la ebullición de flujo (o ebullición por convección forzada), el flujo de fluido se fuerza sobre una superficie por medios externos como una bomba, así como por efectos de flotabilidad. Por lo tanto, la ebullición del flujo siempre va acompañada de otros efectos de convección. Las condiciones dependen en gran medida de la geometría, que puede involucrar flujo externo sobre placas y cilindros calentados o flujo interno (conducto). En los reactores nucleares, la mayoría de los regímenes de ebullición son solo ebullición por convección forzada . La ebullición de flujo también se clasifica como ebullición de flujo externo e interno dependiendo de si el fluido se ve obligado a fluir sobre una superficie calentada o dentro de un canal calentado.

La ebullición de flujo interno es mucho más complicada en su naturaleza que la ebullición de flujo externo porque no hay una superficie libre para que escape el vapor y, por lo tanto, tanto el líquido como el vapor se ven obligados a fluir juntos. El flujo de dos fases en un tubo exhibe diferentes regímenes de ebullición de flujo, dependiendo de las cantidades relativas del líquido y las fases de vapor. Por lo tanto, la ebullición por convección forzada interna se conoce comúnmente como flujo de dos fases .

Todos los problemas de flujo de dos fases tienen características que son característicamente diferentes de las que se encuentran en problemas de una fase.

En el caso del vapor y el agua líquida, la densidad de las dos fases difiere en un factor de aproximadamente 1000 . Por lo tanto, la influencia de la fuerza del cuerpo gravitacional en los flujos multifásicos es de mucha mayor importancia que en el caso de los flujos monofásicos.
La velocidad del sonido cambia drásticamente para los materiales que experimentan un cambio de fase, y puede ser de diferente magnitud. Esto influye significativamente en un flujo a través de un orificio .
La concentración relativa de las diferentes fases suele ser un parámetro dependiente de gran importancia en los flujos multifásicos, mientras que es un parámetro sin consecuencias en los flujos monofásicos.
El cambio de fase significa que las caídas de presión inducidas por el flujo pueden causar un cambio de fase adicional (por ejemplo, el agua puede evaporarse a través de un orificio) aumentando el volumen relativo del medio gaseoso y compresible y aumentando las velocidades de salida, a diferencia del flujo incompresible monofásico donde la disminución de un El orificio disminuiría las velocidades de salida.
La distribución espacial de las diversas fases en el canal de flujo afecta fuertemente el comportamiento del flujo.
Hay muchos tipos de inestabilidades en el flujo multifásico.

Flujo de ebullición – Canal vertical

En este capítulo, estudiaremos el flujo de ebullición en un canal vertical de un reactor de agua hirviendo . Los regímenes de ebullición y la curva de flujo de calor son similares a los de la ebullición de la piscina. El proceso también ocurre en modernas calderas de circulación forzada de alta presión.

En los BWR existe un fenómeno que es de la mayor importancia en la seguridad del reactor . Este fenómeno se conoce como el “secado” y está directamente asociado con cambios en el patrón de flujo durante la evaporación. En condiciones normales, la superficie del combustible se enfría de manera efectiva por medio del refrigerante hirviendo. Sin embargo, cuando el flujo de calor excede un valor crítico ( CHF – flujo de calor crítico ), el patrón de flujo puede alcanzar las condiciones de secado (desaparece la película delgada de líquido). La transferencia de calor desde la superficie del combustible al refrigerante se deteriora, con el resultado de un aumento drástico de la temperatura de la superficie del combustible.. En la región de alta calidad, la crisis ocurre con un flujo de calor más bajo. Dado que la velocidad de flujo en el núcleo de vapor es alta, la transferencia de calor post-CHF es mucho mejor que para el flujo crítico de baja calidad (es decir, para los aumentos de temperatura PWR son más altos y más rápidos).

Los modos típicos de ebullición de flujo en un canal vertical se representan en la figura. Esta figura muestra el orden típico de los regímenes de flujo que se encuentran desde la entrada hasta la salida de un canal calentado . En la entrada, el líquido ingresa subenfriado (a la temperatura más baja que la saturación). En esta región, el flujo es monofásico. A medida que el líquido se calienta, la temperatura de la pared aumenta correspondientemente. A medida que la temperatura de la pared excede la temperatura de saturación (por ejemplo, 285 ° C a 6,8 MPa), comienza la ebullición de nucleato subenfriado . Las burbujas se nuclean en la capa límite térmica sobrecalentada en la pared calentada pero tienden a condensarse en la masa subenfriada .

El aumento adicional de la temperatura del líquido provoca que el volumen del líquido alcance su temperatura de saturación y que el proceso de ebullición convectiva pase a través del flujo burbujeante hacia el flujo de babosas . El aumento de la fracción vacía hace que la estructura del flujo se vuelva inestable. El proceso de ebullición pasa a través de la babosa y el flujo de rotación hacia el régimen de flujo anular con su película anular característica del líquido. A combinaciones dadas de velocidad de flujo a través de un canal, presión, calidad de flujo y velocidad de calor lineal, la película líquida de la pared puede agotarse y la pared puede secarse. En el punto de secado, la temperatura de la pared aumenta significativamente para disipar el flujo de calor aplicado. El flujo posterior al secado (flujo de niebla o caída ) en el canal calentado no es deseable, porque la presencia de dicho régimen de flujo se acompaña de temperaturas de pared significativamente más altas y una alta fluctuación de las temperaturas de pared. Las correlaciones utilizadas para determinar los coeficientes de transferencia de calor en el flujo de dos fases se describen a continuación.

Referencia especial: Tong, LS, Weisman, Joel. Análisis térmico de reactores de agua a presión. Sociedad nuclear de Amer, 3a edición, 5/1996. ISBN-13: 978-0894480386.

Convección forzada monofásica: correlación de transferencia de calor

Para un flujo turbulento completamente desarrollado (hidrodinámicamente y térmicamente) en un tubo circular liso, el número local de Nusselt puede obtenerse de la conocida ecuación Dittus-Boelter . La ecuación Dittus® Boelter es fácil de resolver, pero es menos precisa cuando hay una gran diferencia de temperatura en el fluido y es menos precisa para tubos rugosos (muchas aplicaciones comerciales), ya que está diseñada para tubos lisos.

La correlación Dittus-Boelter puede usarse para diferencias de temperatura pequeñas a moderadas, T _wall – T _avg , con todas las propiedades evaluadas a una temperatura _promedio T _avg .

Para flujos caracterizados por grandes variaciones de propiedades, las correcciones (por ejemplo, un factor de corrección de la viscosidad μ / μ _wall ) deben tenerse en cuenta, por ejemplo, como recomiendan Sieder y Tate .

Correlaciones de ebullición nucleada – flujo de ebullición

Correlación de McAdams

En la ebullición de nucleato completamente desarrollada con refrigerante saturado, la temperatura de la pared está determinada por el flujo de calor local y la presión, y solo depende ligeramente del número de Reynolds . Para agua subenfriada a presiones absolutas entre 0.1 – 0.6 MPa, la correlación de McAdams proporciona:

Correlación de Thom

La correlación de Thom es para el flujo de ebullición (subenfriado o saturado a presiones de hasta aproximadamente 20 MPa) en condiciones en las que la contribución de ebullición nucleada predomina sobre la convección forzada. Esta correlación es útil para una estimación aproximada de la diferencia de temperatura esperada dado el flujo de calor:

La correlación de Chen

En 1963, Chen propuso la primera correlación de ebullición de flujo para la evaporación en tubos verticales para lograr un uso generalizado. La correlación de Chen incluye tanto los coeficientes de transferencia de calor debido a la ebullición de nucleados como los mecanismos convectivos forzados.. Debe notarse que, a fracciones de vapor más altas, el coeficiente de transferencia de calor varía fuertemente con la velocidad de flujo. La velocidad de flujo en un núcleo puede ser muy alta y causar turbulencias muy altas. Este mecanismo de transferencia de calor se ha denominado “evaporación por convección forzada”. No se han establecido criterios adecuados para determinar la transición de la ebullición de nucleados a la vaporización por convección forzada. Sin embargo, Chen ha desarrollado una correlación única que es válida tanto para la ebullición nucleada como para la vaporización por convección forzada para condiciones de ebullición saturada y se ha ampliado para incluir la ebullición subenfriada por otros. Chen propuso una correlación donde el coeficiente de transferencia de calor es la suma de un componente de convección forzada y un núcleo de ebullicióncomponente. Cabe señalar que la correlación de ebullición de la agrupación de nucleados de Forster y Zuber (1955) se utiliza para calcular el coeficiente de transferencia de calor de ebullición de nucleados, h _FZ y la correlación de flujo turbulento de Dittus-Boelter (1930) se utiliza para calcular la fase líquida coeficiente de transferencia de calor por convección, h _l .

El factor de supresión de ebullición nucleada, S, es la relación entre el sobrecalentamiento efectivo y el sobrecalentamiento de la pared. Representa la disminución de la transferencia de calor de ebullición porque el recalentamiento efectivo a través de la capa límite es menor que el recalentamiento basado en la temperatura de la pared. El multiplicador de dos fases, F, es una función del parámetro de Martinelli χ _tt .

Crisis de ebullición: flujo de calor crítico

Como se escribió, en los reactores nucleares , las limitaciones del flujo de calor local son de la mayor importancia para la seguridad del reactor. Para los reactores de agua a presión y también para los reactores de agua en ebullición , existen fenómenos termohidráulicos, que causan una disminución repentina en la eficiencia de la transferencia de calor (más precisamente en el coeficiente de transferencia de calor ). Estos fenómenos ocurren a cierto valor del flujo de calor, conocido como el ” flujo de calor crítico “. Los fenómenos que causan el deterioro de la transferencia de calor son diferentes para los PWR y para los BWR.

En ambos tipos de reactores, el problema está más o menos asociado con la salida de la ebullición de los nucleados. El flujo de calor de ebullición nucleado no se puede aumentar indefinidamente. En cierto valor, lo llamamos el ” flujo de calor crítico ” ( CHF ), el vapor producido puede formar una capa aislante sobre la superficie, que a su vez deteriora el coeficiente de transferencia de calor. Inmediatamente después de alcanzar el flujo de calor crítico, la ebullición se vuelve inestable y se produce la ebullición de la película. La transición de ebullición nucleada a ebullición de película se conoce como la ” crisis de ebullición “. Como se escribió, los fenómenos que causan el deterioro de la transferencia de calor son diferentes para los PWR y para los BWR.

Salida de ebullición nucleada – DNB

En el caso de los PWR , el problema crítico de seguridad se denomina DNB ( desviación de la ebullición de nucleados ), lo que provoca la formación de una capa de vapor local , lo que provoca una reducción dramática en la capacidad de transferencia de calor. Este fenómeno ocurre en la región subenfriada o de baja calidad. El comportamiento de la crisis de ebullición depende de muchas condiciones de flujo (presión, temperatura, velocidad de flujo), pero la crisis de ebullición ocurre a flujos de calor relativamente altos y parece estar asociada con la nube de burbujas, adyacente a la superficie. Estas burbujas o películas de vapor reducen la cantidad de agua entrante. Dado que este fenómeno deteriora el coeficiente de transferencia de calor y el flujo de calor permanece, el calor se acumulaen la barra de combustible causando un aumento dramático del revestimiento y la temperatura del combustible . Simplemente, se requiere una diferencia de temperatura muy alta para transferir el flujo de calor crítico que se produce desde la superficie de la barra de combustible al refrigerante del reactor (a través de la capa de vapor).

En el caso de los PWR, el flujo crítico es el flujo anular invertido , mientras que en los BWR, el flujo crítico suele ser el flujo anular. La diferencia en el régimen de flujo entre el flujo posterior al secado y el flujo posterior al DNB se representa en la figura. En los PWR en funcionamiento normal, el flujo se considera monofásico. Pero se ha realizado una gran cantidad de estudios sobre la naturaleza del flujo de dos fases en caso de transitorios y accidentes (como el accidente por pérdida de refrigerante – LOCA o disparo de RCP ), que son importantes en la seguridad del reactor y en debe ser probado y declarado en el Informe de Análisis de Seguridad (SAR).

En los reactores de agua a presión, uno de los requisitos clave de seguridad es que no se producirá una desviación del punto de ebullición nucleada (DNB) durante el funcionamiento en estado estable, transitorios operativos normales y sucesos operativos anticipados (AOO). La integridad del revestimiento de combustible se mantendrá si el DNBR mínimo permanece por encima del límite de 95/95 DNBR para PWR (una probabilidad del 95% a un nivel de confianza del 95%). El criterio DNB es uno de los criterios de aceptación en los análisis de seguridad y constituye uno de los límites de seguridad en las especificaciones técnicas.

Flujo de calor crítico para DNB – Correlaciones

Como se escribió, la crisis de ebullición se puede clasificar como desecación (se describirá a continuación DNB) en la región de alta calidad y salida de ebullición nucleada (DNB) en la región subenfriada o de baja calidad (rango de calidad aproximado: de –5% a + 5%). Pero el flujo de calor crítico se usa para ambos regímenes.

DNB – Correlación W-3

Una de las correlaciones de diseño más conocidas para predecir la salida de la ebullición nucleada es la correlación W-3 desarrollada en la División de Energía Atómica de Westinghouse por Tong . Es aplicable para flujos subenfriados y de calidad baja a moderada. La correlación W-3 es una función de la entalpía del refrigerante (saturado y de entrada), presión , calidad y flujo de masa del refrigerante:

La correlación W-3 es para el flujo de calor crítico en canales calentados uniformemente. Para tener en cuenta los flujos de calor no uniformes, Tong introdujo el factor de corrección, F.

Referencia especial: Tong, LS, Weisman, Joel. Análisis térmico de reactores de agua a presión. Sociedad nuclear de Amer, 3a edición, 5/1996. ISBN-13: 978-0894480386.

Factor de pared fría – CWF

Tong, LS y Weisman, Joel también presenta un nuevo factor conocido como el ” factor de pared fría “, que corrige el CHF en un canal que contiene una pared sin calefacción (por ejemplo, un canal adyacente al tubo guía de la barra de control). En estos canales, la película líquida se acumula a lo largo de la pared fría y este fluido no es efectivo para enfriar la superficie calentada y el fluido que enfría la superficie calentada tiene una entalpía más alta que la calculada sin suponer una pared fría. Tenga en cuenta que se supone que la pared fría deteriora la transferencia de calor en comparación con el canal con todos los lados calentados en la misma entalpía de salida a granel .

Tablas de consulta de CHF

Las tablas de búsqueda de CHF se usan ampliamente para la predicción del flujo de calor crítico (CHF). La tabla de consulta de CHF es básicamente un banco de datos normalizado para un tubo vertical de 8 mm refrigerado por agua. La tabla de consulta CHF 2006 se basa en una base de datos que contiene más de 30,000 puntos de datos y cubren los rangos de presión de 0.1–21 Mpa, 0–8000 kg.m ^–2 .s ^-1 (el flujo cero se refiere a la ebullición de la piscina condiciones) flujo de masa y –0.5 a 1 calidad de vapor (las cualidades negativas se refieren a condiciones subenfriadas).

Referencia especial: GROENEVELD, DC et al., La tabla de consulta de 2006, Ingeniería y diseño nuclear 237 (2007), 1909-1922.

Salida de la relación de ebullición del nucleado – DNBR

Como se escribió, en el caso de los PWR , el problema crítico de seguridad se denomina DNB ( desviación del punto de ebullición de los nucleados ), lo que provoca la formación de una capa de vapor local , lo que provoca una reducción dramática en la capacidad de transferencia de calor. Tenga en cuenta que, incluso para los BWR, que tienen un perfil de potencia axial significativamente más bajo, se debe tener en cuenta el riesgo de DNB.

El DNB ocurre cuando el flujo de calor local alcanza el valor del flujo de calor crítico. Este fenómeno ocurre en la región subenfriada o de baja calidad (rango de calidad aproximado: de –5% a + 5%). El comportamiento de este tipo de crisis de ebullición depende de muchas condiciones de flujo (presión, temperatura, velocidad de flujo), ya que el flujo de calor crítico es generalmente una función de la entalpía del refrigerante (saturado y de entrada), presión , calidad y flujo de masa del refrigerante:

Este tipo de crisis de ebullición ocurre con flujos de calor relativamente altos y parece estar asociado con la nube de burbujas, adyacente a la superficie. Estas burbujas o películas de vapor reducen la cantidad de agua entrante. Dado que este fenómeno deteriora el coeficiente de transferencia de calor y el flujo de calor permanece, el calor se acumula en la barra de combustible causando un aumento dramático del revestimiento y la temperatura del combustible . Simplemente, se requiere una diferencia de temperatura muy alta para transferir el flujo de calor crítico que se produce desde la superficie de la barra de combustible al refrigerante del reactor (a través de la capa de vapor). En el caso de los PWR, el flujo crítico es el flujo anular invertido , mientras que en los BWR, el flujo crítico suele ser el flujo anular.

En los reactores de agua a presión, uno de los requisitos clave de seguridad es que no se producirá una desviación del punto de ebullición nucleada (DNB) durante el funcionamiento en estado estable, transitorios operativos normales y sucesos operativos anticipados (AOO). La integridad del revestimiento de combustible se mantendrá si el DNBR mínimo permanece por encima del límite de 95/95 DNBR para PWR (una probabilidad del 95% a un nivel de confianza del 95%). El criterio DNB es uno de los criterios de aceptación en los análisis de seguridad y constituye uno de los límites de seguridad en las especificaciones técnicas. Huelga decir que el establecimiento de una relación mínima de DNB proporciona una limitación importante en el diseño de reactores enfriados por agua. Este fenómeno limita la potencia térmica máxima de cada PWR.

La relación DNB (DNBR: desviación de la relación de ebullición del nucleado) es la medida del margen al flujo de calor crítico. DNBR se define como:

el flujo de calor crítico en una ubicación específica y los parámetros específicos del refrigerante divididos por el flujo de calor local operativo en esa ubicación .

El núcleo del reactor debe estar diseñado para mantener el DNBR más grande que el valor mínimo permitido (conocido como límite de correlación) durante la operación en estado estable, transitorios operativos normales y ocurrencias operativas anticipadas (AOO). Para predecir la salida de la ebullición de los nucleados, la CHF puede determinarse, por ejemplo, utilizando la correlación W-3 desarrollada en la División de Energía Atómica de Westinghouse. Si estas correlaciones fueran perfectas (sin incertidumbres), el criterio sería simple:

El flujo de calor local debe ser menor que el flujo de calor crítico (es decir, DNBR debe ser mayor que uno).

Pero en realidad , ninguna correlación es perfecta y las incertidumbres deben estar involucradas en este cálculo. Estas bandas de incertidumbre o límites de error establecen un valor mínimo aceptable para la relación DNB, que puede ser significativamente mayor que uno como se indica en la figura. Las incertidumbres pueden alcanzar aproximadamente el 20% y, por lo tanto, el DNBR debe ser mayor que, por ejemplo, DNBR _lim = 1,2 .

Como se puede ver en la figura, el CHF disminuye significativamente al aumentar la entalpía del refrigerante, por lo tanto, el valor mínimo de DNBR no está necesariamente en el centro del núcleo. La relación mínima de DNB (MDNBR) ocurre en el lugar donde el flujo de calor crítico y el flujo de calor operativo son los más cercanos y generalmente se encuentra en la parte superior del núcleo. Además, en la entrada del canal donde el subenfriamiento del refrigerante es el más alto, esperaríamos que el flujo de calor necesario para causar que el DNB en esta ubicación sea extremadamente alto. Por otro lado, en la salida del canal donde la entalpía del refrigerante es más alta, el flujo de calor necesario para causar DNB debería ser el más bajo.

Referencia especial: Tong, LS, Weisman, Joel. Análisis térmico de reactores de agua a presión. Sociedad nuclear de Amer, 3a edición, 5/1996. ISBN-13: 978-0894480386.

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¿Qué es la radiación de cuerpo negro? Definición

2020-01-062019-09-16 por Nick Connor

La radiación de cuerpo negro también se llama radiación térmica, radiación de cavidad, radiación completa o radiación de temperatura. Tres leyes siguientes están asociadas con la radiación del cuerpo negro. Ingenieria termal

Radiación de cuerpo negro

Se sabe que la cantidad de energía de radiación emitida desde una superficie a una longitud de onda dada depende del material del cuerpo y del estado de su superficie , así como de la temperatura de la superficie . Por lo tanto, varios materiales emiten diferentes cantidades de energía radiante incluso cuando están a la misma temperatura. Un cuerpo que emite la cantidad máxima de calor para su temperatura absoluta se llama cuerpo negro .

Un cuerpo negro es un cuerpo físico idealizado, que tiene propiedades específicas. Por definición, un cuerpo negro en equilibrio térmico tiene una emisividad de ε = 1.0 . Los objetos reales no irradian tanto calor como un cuerpo negro perfecto. Irradian menos calor que un cuerpo negro y, por lo tanto, se llaman cuerpos grises.

La superficie de un cuerpo negro emite radiación térmica a una velocidad de aproximadamente 448 vatios por metro cuadrado a temperatura ambiente (25 ° C, 298,15 K). Los objetos reales con emisividades inferiores a 1.0 (p. Ej., Alambre de cobre) emiten radiación a velocidades proporcionalmente más bajas (p. Ej., 448 x 0.03 = 13.4 W / m ² ). La emisividad juega un papel importante en los problemas de transferencia de calor. Por ejemplo, los colectores de calor solar incorporan superficies selectivas que tienen muy bajas emisividades. Estos colectores desperdician muy poca energía solar a través de la emisión de radiación térmica.

Dado que la absorción y la emisividad están interconectadas por la Ley de radiación térmica de Kirchhoff , un cuerpo negro también es un absorbente perfecto de radiación electromagnética.

Ley de Kirchhoff de radiación térmica :

Para un cuerpo arbitrario que emite y absorbe radiación térmica en equilibrio termodinámico, la emisividad es igual a la capacidad de absorción.

emisividad ε = absorbencia α

Un cuerpo negro absorbe toda la radiación electromagnética incidente, independientemente de la frecuencia o el ángulo de incidencia. Por lo tanto, su capacidad de absorción es igual a la unidad, que también es el valor más alto posible. Es decir, un cuerpo negro es un absorbente perfecto (y un emisor perfecto ).

Tenga en cuenta que la radiación visible ocupa una banda muy estrecha del espectro de 0.4 a 0.76 nm, no podemos hacer ningún juicio sobre la negrura de una superficie sobre la base de observaciones visuales. Por ejemplo, considere el papel blanco que refleja la luz visible y, por lo tanto, parece blanco. Por otro lado, es esencialmente negro para la radiación infrarroja ( absorción α = 0.94 ) ya que absorben fuertemente la radiación de longitud de onda larga.

Poder emisivo de cuerpo negro

El poder emisor del cuerpo negro , E _b [W / m ² ] , de un cuerpo negro a su entorno es proporcional al cuarto poder de la temperatura absoluta y puede expresarse mediante la siguiente ecuación:

E _b = σT ⁴

donde σ es una constante física fundamental llamada constante de Stefan-Boltzmann , que es igual a 5.6697 × 10 ^-8 W / m ² K ⁴ y T es la temperatura absoluta de la superficie en K.

El término cuerpo negro fue introducido por un físico alemán Gustav Kirchhoff en 1860. La radiación de cuerpo negro también se llama radiación térmica , radiación de cavidad, radiación completa o radiación de temperatura. Tres leyes siguientes están asociadas con la radiación de cuerpo negro:

La ley de Kirchhoff. Esta ley da la relación entre la emisividad y la capacidad de absorción de un objeto.
Ley de Planck Esta ley describe el espectro de radiación del cuerpo negro, que depende solo de la temperatura del objeto.
Ley de desplazamiento de Viena. Esta ley determina la frecuencia más probable de la radiación emitida.
Ley Stefan-Boltzmann . Esta ley da la intensidad radiante.

Todos los cuerpos por encima de la temperatura cero absoluta irradian algo de calor. El sol y la tierra irradian calor uno hacia el otro. Esto parece violar la Segunda Ley de la Termodinámica , que establece que el calor no puede fluir espontáneamente del sistema frío al sistema caliente sin realizar un trabajo externo en el sistema. La paradoja se resuelve por el hecho de que cada cuerpo debe estar en línea directa con el otro para recibir radiación de él. Por lo tanto, cada vez que el cuerpo frío irradia calor al cuerpo caliente, el cuerpo caliente también debe irradiar calor al cuerpo frío. Además, el cuerpo caliente irradiará más energía que el cuerpo frío. El caso de las diferentes emisividades se resuelve mediante la Ley de radiación térmica de Kirchhoff., que establece que los objetos con baja emisividad también tienen baja capacidad de absorción. Como resultado, el calor no puede fluir espontáneamente del sistema frío al sistema caliente y la segunda ley aún se cumple.

Spectrum – Radiación de cuerpo negro

La ley de Stefan-Boltzmann determina el poder emisivo total del cuerpo negro, E _b , que es la suma de la radiación emitida en todas las longitudes de onda. La ley de Planck describe el espectro de la radiación del cuerpo negro , que depende solo de la temperatura del objeto y relaciona el poder _emisor espectral del cuerpo negro, E _bλ . Esta ley lleva el nombre del físico teórico alemán Max Planck, quien la propuso en 1900. La ley de Planck es un resultado pionero de la física moderna y la teoría cuántica. La hipótesis de Planck de que la energía se irradia y se absorbe en “cuantos” discretos (o paquetes de energía) coincide exactamente con los patrones observados de la radiación del cuerpo negro y resuelve el problema.catástrofe ultravioleta .

Usando esta hipótesis, Planck demostró que la radiación espectral de un cuerpo para la frecuencia ν a temperatura absoluta T viene dada por:

dónde

B _ν (v, T) es la radiancia espectral (la potencia por unidad de ángulo sólido y por unidad de área normal a la propagación) densidad de frecuencia ν radiación por unidad de frecuencia en equilibrio térmico a temperatura T
h es la constante de Planck
c es la velocidad de la luz en el vacío
k _B es la constante de Boltzmann
ν es la frecuencia de la radiación electromagnética
T es la temperatura absoluta del cuerpo

La ley de Planck tiene las siguientes características importantes:

La radiación emitida varía continuamente con la longitud de onda.
A cualquier longitud de onda, la magnitud de la radiación emitida aumenta con el aumento de la temperatura.
La región espectral en la que se concentra la radiación depende de la temperatura, y comparativamente aparece más radiación a longitudes de onda más cortas a medida que aumenta la temperatura ( Ley de desplazamiento de Wien ).

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Qué es la emisividad – Emisividad de los materiales – Definición

2020-01-062019-09-16 por Nick Connor

La emisividad, ε, de la superficie de un material es su efectividad en la emisión de energía como radiación térmica y varía entre 0.0 y 1.0.

Emisividad

La emisividad, ε , de la superficie de un material es su efectividad en la emisión de energía como radiación térmica y varía entre 0.0 y 1.0.

Por definición, un cuerpo negro en equilibrio térmico tiene una emisividad de ε = 1.0 . Los objetos reales no irradian tanto calor como un cuerpo negro perfecto. Irradian menos calor que un cuerpo negro y, por lo tanto, se llaman cuerpos grises. Para tener en cuenta el hecho de que los objetos reales son cuerpos grises, la ley de Stefan-Boltzmann debe incluir la emisividad . Cuantitativamente, la emisividad es la relación de la radiación térmica de una superficie a la radiación de una superficie negra ideal a la misma temperatura que la ley de Stefan-Boltzmann. La emisividad es simplemente un factor por el cual multiplicamos la transferencia de calor del cuerpo negro para tener en cuenta que el cuerpo negro es el caso ideal.

La superficie de un cuerpo negro emite radiación térmica a una velocidad de aproximadamente 448 vatios por metro cuadrado a temperatura ambiente (25 ° C, 298,15 K). Los objetos reales con emisividades inferiores a 1.0 (p. Ej., Alambre de cobre) emiten radiación a velocidades proporcionalmente más bajas (p. Ej., 448 x 0.03 = 13.4 W / m ² ). La emisividad juega un papel importante en los problemas de transferencia de calor. Por ejemplo, los colectores de calor solar incorporan superficies selectivas que tienen muy bajas emisividades. Estos colectores desperdician muy poca energía solar a través de la emisión de radiación térmica.

Otra propiedad de radiación importante de una superficie es su capacidad de absorción , α , que es la fracción de la energía de radiación incidente en una superficie que es absorbida por la superficie. Al igual que la emisividad, el valor de la capacidad de absorción está en el rango 0 <α <1.

En general, la absorción y la emisividad están interconectadas por la Ley de radiación térmica de Kirchhoff , que establece:

Para un cuerpo arbitrario que emite y absorbe radiación térmica en equilibrio termodinámico, la emisividad es igual a la capacidad de absorción.

emisividad ε = absorbencia α

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Qué es la Absorción – Absorción – Definición

2020-01-062019-09-16 por Nick Connor

Otra propiedad de radiación importante de una superficie es su capacidad de absorción, α, que es la fracción de la energía de radiación incidente en una superficie que es absorbida por la superficie. Ingenieria termal

Absorción – Absorción

Desde su definición, un cuerpo negro , que es un cuerpo físico idealizado, absorbe toda la radiación electromagnética incidente , independientemente de la frecuencia o el ángulo de incidencia. Es decir, un cuerpo negro es un absorbente perfecto. Como para los objetos reales la capacidad de absorción es menor que la unidad, un objeto real no puede absorber toda la luz incidente. La absorción incompleta puede deberse a que parte de la luz incidente se transmite a través del cuerpo o parte de ella se refleja en la superficie del cuerpo.

En general, la absorción y la emisividad están interconectadas por la Ley de radiación térmica de Kirchhoff , que establece:

Para un cuerpo arbitrario que emite y absorbe radiación térmica en equilibrio termodinámico, la emisividad es igual a la capacidad de absorción.

emisividad ε = absorbencia α

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¿Qué es la Ley Stefan-Boltzmann? Constante Stefan-Boltzmann – Definición

2020-01-062019-09-16 por Nick Connor

La ley de Stefan-Boltzmann da la intensidad radiante de un solo objeto. La constante Stefan-Boltzmann lleva el nombre de Josef Stefan y Ludwig Boltzman. Ingenieria termal

Ley Stefan-Boltzmann

La tasa de transferencia de calor por radiación , q [W / m ² ], desde un cuerpo (por ejemplo, un cuerpo negro) a su entorno es proporcional a la cuarta potencia de la temperatura absoluta y puede expresarse mediante la siguiente ecuación:

q = εσT ⁴

donde σ es una constante física fundamental llamada la constante de Stefan-Boltzmann , que es igual a 5.6697 × 10 ^-8 W / m ² K ⁴ . La constante de Stefan-Boltzmann lleva el nombre de Josef Stefan (quien descubrió la ley Stefa-Boltzman experimentalmente en 1879) y Ludwig Boltzmann (que la derivó teóricamente poco después). Como se puede ver, la transferencia de calor por radiación es importante a temperaturas muy altas y en el vacío .

Como se escribió, la ley de Stefan-Boltzmann da la intensidad radiante de un solo objeto . Pero usando la ley de Stefan-Boltzmann , también podemos determinar la transferencia de calor por radiación entre dos objetos. Dos cuerpos que se irradian entre sí tienen un flujo de calor neto entre ellos. El flujo neto de calor entre ellos viene dado por:

Q = εσA _1-2 (T ⁴₁ −T ⁴₂ ) [J / s]

q = εσ (T ⁴₁ −T ⁴₂ ) [J / m ² s]

El factor de área A _1-2 , es el área vista por el cuerpo 2 del cuerpo 1, y puede volverse bastante difícil de calcular.

Radiación de cuerpo negro

Ley de Kirchhoff de radiación térmica :

Para un cuerpo arbitrario que emite y absorbe radiación térmica en equilibrio termodinámico, la emisividad es igual a la capacidad de absorción.

emisividad ε = absorbencia α

Un cuerpo negro absorbe toda la radiación electromagnética incidente, independientemente de la frecuencia o el ángulo de incidencia. Su capacidad de absorción es, por lo tanto, igual a la unidad, que también es el valor más alto posible. Es decir, un cuerpo negro es un absorbente perfecto (y un emisor perfecto ).

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Qué es la conducción – convección – radiación – definición

2020-01-062019-09-16 por Nick Connor

La transferencia de calor generalmente se clasifica en varios mecanismos, tales como: Conducción – Convección – Radiación. En ingeniería energética, determina los parámetros y materiales clave de los intercambiadores de calor. Ingenieria termal

Conducción – Convección – Radiación

La transferencia de calor es una disciplina de ingeniería que se refiere a la generación, uso, conversión e intercambio de calor (energía térmica) entre sistemas físicos. En ingeniería energética, determina los parámetros y materiales clave de los intercambiadores de calor. La transferencia de calor generalmente se clasifica en varios mecanismos, como:

Conducción de calor . La conducción de calor, también llamada difusión, ocurre dentro de un cuerpo o entre dos cuerpos en contacto. Es el intercambio microscópico directo de la energía cinética de las partículas a través del límite entre dos sistemas. Cuando un objeto está a una temperatura diferente de otro cuerpo o su entorno
Convección de calor . La convección de calor depende del movimiento de la masa de una región del espacio a otra. La convección de calor ocurre cuando el flujo de un fluido (gas o líquido) transporta calor junto con el flujo de materia en el fluido.
Radiación Térmica . La radiación es la transferencia de calor por radiación electromagnética, como la luz solar, sin necesidad de que la materia esté presente en el espacio entre los cuerpos.

Conducción

La conducción térmica , también llamada conducción de calor , ocurre dentro de un cuerpo o entre dos cuerpos en contacto sin la participación del flujo de masa y la mezcla. Es el intercambio microscópico directo de la energía cinética de las partículas a través del límite entre dos sistemas. La transferencia de calor por conducción depende de la “fuerza” impulsora de la diferencia de temperatura y la conductividad térmica (o la resistencia a la transferencia de calor). La conductividad térmica depende de la naturaleza y las dimensiones del medio de transferencia de calor. Todos los problemas de transferencia de calor implican la diferencia de temperatura , la geometría, y las propiedades físicas del objeto en estudio. En los problemas de transferencia de calor por conducción, el objeto que se estudia suele ser un sólido.

Microscópicamente, este modo de transferencia de energía se atribuye al flujo de electrones libres desde los niveles de energía más altos a los más bajos, la vibración reticular y la colisión molecular . Considere un bloque de piedra a alta temperatura, que consiste en átomos que oscilan intensamente alrededor de sus posiciones promedio. A bajas temperaturas , los átomos continúan oscilando, pero con menos intensidad . Si un bloque de piedra más caliente se pone en contacto con un bloque más frío, los átomos que oscilan intensamente en el borde del bloque más caliente emiten su energía cinética a los átomos menos oscilantes en el borde del bloque frío. En este caso hay transferencia de energía entre estos dos bloques y El calor fluye del bloque más caliente al más frío por estas vibraciones aleatorias. La visión moderna es atribuir la transferencia de energía a las ondas reticulares inducidas por el movimiento atómico. En un aislante eléctrico, la transferencia de energía se realiza exclusivamente a través de estas ondas reticulares. En un conductor, también se debe al movimiento de traslación de los electrones libres.

Convección

En general, la convección es la transferencia de masa o la transferencia de calor debido al movimiento masivo de moléculas dentro de fluidos como gases y líquidos. Aunque los líquidos y gases generalmente no son muy buenos conductores de calor, pueden transferir calor rápidamente por convección .

La convección tiene lugar a través de la advección , difusión o ambas. La convección no puede tener lugar en la mayoría de los sólidos porque no puede tener lugar una difusión significativa de materia ni flujos de corriente a granel. La difusión del calor tiene lugar en sólidos rígidos, pero eso se llama conducción térmica .

El proceso de transferencia de calor entre una superficie y un fluido que fluye en contacto con ella se denomina transferencia de calor por convección . En ingeniería, la transferencia de calor por convección es uno de los principales mecanismos de transferencia de calor . Cuando se transfiere calor de un fluido a otro a través de una barrera, la convección está involucrada en ambos lados de la barrera. En la mayoría de los casos, la resistencia principal al flujo de calor es por convección. La transferencia de calor por convección tiene lugar tanto por difusión térmica (el movimiento aleatorio de las moléculas de fluido) como por advección, en la cual la materia o el calor es transportado por el movimiento a gran escala de las corrientes en el fluido.

Transferencia de calor por radiación

En capítulos anteriores, hemos discutido la convección y la conducción , que requieren la presencia de materia como medio para transportar el calor desde la región más caliente a la más fría. Pero un tercer tipo de transferencia de calor, la transferencia de calor por radiación , ocurre sin ningún medio. En general, la transferencia de calor por radiación de una superficie a otra es la radiación que sale de la primera superficie por la otra menos la que llega desde la segunda superficie. La transferencia de calor por radiación está mediada por radiación electromagnética , conocida como radiación térmica , que surge debido a la temperatura de un cuerpo. Cualquier material que tenga una temperatura superiorEl cero absoluto emite algo de energía radiante . La mayor parte de la energía de este tipo se encuentra en la región infrarroja del espectro electromagnético, aunque parte de ella se encuentra en la región visible. Uno de los ejemplos más importantes de transferencia de calor por radiación es la absorción de radiación solar por la Tierra, seguida de su radiación térmica saliente. Estos procesos determinan la temperatura y el clima de la Tierra.

El sol — El Sol genera su energía por fusión nuclear de núcleos de hidrógeno en helio. En su núcleo, el Sol fusiona 620 millones de toneladas métricas de hidrógeno por segundo.
Fuente: hyperphysics.phy-astr.gsu.edu

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¿Qué es la radiación térmica? Calor radiante: definición

2020-01-062019-09-16 por Nick Connor

Radiación térmica – Calor radiante. La radiación térmica es radiación electromagnética en la región infrarroja del espectro electromagnético, aunque parte de ella se encuentra en la región visible. Ingenieria termal

Radiación Térmica – Calor Radiante

La radiación térmica es radiación electromagnética en la región infrarroja del espectro electromagnético, aunque parte de ella se encuentra en la región visible. El término radiación térmica se usa con frecuencia para distinguir esta forma de radiación electromagnética de otras formas, como ondas de radio, rayos X o rayos gamma . Se genera por el movimiento térmico de partículas cargadas en la materia y, por lo tanto, cualquier material que tenga una temperatura superior al cero absoluto emite algo de energía radiante . La radiación térmica no requiere ningún medio para la transferencia de energía. De hecho, la transferencia de energía por radiación es más rápida (a la velocidad de la luz) y no sufre atenuación en el vacío.

A diferencia de la transferencia de calor por conducción o convección , que tiene lugar en la dirección de disminución de la temperatura, la transferencia de calor por radiación térmica puede ocurrir entre dos cuerpos separados por un medio más frío que ambos cuerpos. Por ejemplo, la radiación solar llega a la superficie de la tierra después de pasar a través de capas frías de la atmósfera a gran altura.

Ley Stefan-Boltzmann

q = εσT ⁴

donde σ es una constante física fundamental llamada la constante de Stefan-Boltzmann , que es igual a 5.6697 × 10 ^-8 W / m ² K ⁴ . La constante de Stefan-Boltzmann lleva el nombre de Josef Stefan (quien descubrió la ley de Stefan-Boltzman experimentalmente en 1879) y Ludwig Boltzmann (que la derivó teóricamente poco después). Como se puede ver, la transferencia de calor por radiación es importante a temperaturas muy altas y en el vacío .

Q = εσA _1-2 (T ⁴₁ −T ⁴₂ ) [J / s]

q = εσ (T ⁴₁ −T ⁴₂ ) [J / m ² s]

El factor de área A _1-2 , es el área vista por el cuerpo 2 del cuerpo 1, y puede volverse bastante difícil de calcular.

Radiación de cuerpo negro

Ley de Kirchhoff de radiación térmica :

Para un cuerpo arbitrario que emite y absorbe radiación térmica en equilibrio termodinámico, la emisividad es igual a la capacidad de absorción.

emisividad ε = absorbencia α

Ver también: catástrofe ultravioleta

Espectro – Radiación térmica

Usando esta hipótesis, Planck demostró que la radiación espectral de un cuerpo para la frecuencia ν a temperatura absoluta T viene dada por:

dónde

B _ν (v, T) es la radiancia espectral (la potencia por unidad de ángulo sólido y por unidad de área normal a la propagación) densidad de frecuencia ν radiación por unidad de frecuencia en equilibrio térmico a temperatura T
h es la constante de Planck
c es la velocidad de la luz en el vacío
k _B es la constante de Boltzmann
ν es la frecuencia de la radiación electromagnética
T es la temperatura absoluta del cuerpo

La ley de Planck tiene las siguientes características importantes:

La radiación emitida varía continuamente con la longitud de onda.
A cualquier longitud de onda, la magnitud de la radiación emitida aumenta con el aumento de la temperatura.
La región espectral en la que se concentra la radiación depende de la temperatura, y comparativamente aparece más radiación a longitudes de onda más cortas a medida que aumenta la temperatura ( Ley de desplazamiento de Wien ).

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¿Qué es la transferencia de calor por radiación? – Definición

2020-01-062019-09-16 por Nick Connor

La transferencia de calor por radiación está mediada por radiación electromagnética, conocida como radiación térmica, que surge debido a la temperatura de un cuerpo. Transferencia de calor por radiación

Transferencia de calor por radiación

Radiación termal

Ley Stefan-Boltzmann

q = εσT ⁴

donde σ es una constante física fundamental llamada constante de Stefan-Boltzmann , que es igual a 5.6697 × 10 ^-8 W / m ² K ⁴ . La constante de Stefan-Boltzmann lleva el nombre de Josef Stefan (quien descubrió la ley de Stefan-Boltzman experimentalmente en 1879) y Ludwig Boltzmann (que la derivó teóricamente poco después). Como se puede ver, la transferencia de calor por radiación es importante a temperaturas muy altas y en el vacío .

Q = εσA _1-2 (T ⁴₁ −T ⁴₂ ) [J / s]

q = εσ (T ⁴₁ −T ⁴₂ ) [J / m ² s]

El factor de área A _1-2 , es el área vista por el cuerpo 2 del cuerpo 1, y puede volverse bastante difícil de calcular.

Radiación de cuerpo negro

Ley de Kirchhoff de radiación térmica :

Para un cuerpo arbitrario que emite y absorbe radiación térmica en equilibrio termodinámico, la emisividad es igual a la capacidad de absorción.

emisividad ε = absorbencia α

Ver también: catástrofe ultravioleta

Poder emisivo de cuerpo negro

E _b = σT ⁴

La ley de Kirchhoff . Esta ley da la relación entre la emisividad y la capacidad de absorción de un objeto.
La ley de Planck . Esta ley describe el espectro de radiación del cuerpo negro, que depende solo de la temperatura del objeto.
Ley de desplazamiento de Viena . Esta ley determina la frecuencia más probable de la radiación emitida.
Ley Stefan-Boltzmann . Esta ley da la intensidad radiante.

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¿Qué es la condensación de contacto directo? Definición

2020-01-062019-09-16 por Nick Connor

La condensación de contacto directo, DCC, ocurre cuando el vapor se pone en contacto con un líquido frío. El proceso de condensación es muy rápido y eficiente. Condensación de contacto directo.

Condensación de contacto directo.

Diagrama de fase del agua.
Fuente: wikipedia.org CC BY-SA

De manera similar como en el capítulo anterior, en este capítulo discutiremos la transferencia de calor con el cambio de fase, pero en este caso discutiremos la condensación de la fase gaseosa (cambio de fase de vapor a líquido).

En general, la condensación es el cambio del estado físico de la materia de la fase gaseosa a la fase líquida, y es el reverso de la vaporización . Los procesos de flujo asociados con la condensación en una superficie sólida son casi una imagen especular de aquellos involucrados en la ebullición. La condensación ocurre cuando la temperatura de un vapor se reduce por debajo de su temperatura de saturación o cuando la presión de un vapor se incrementa por encima de sus parámetros de saturación (ver diagrama de fase del agua).

La condensación de contacto directo , DCC, ocurre cuando el vapor se pone en contacto con un líquido frío. Como en los condensadores de chorro, el agua de enfriamiento se rocía sobre el vapor de escape y existe un contacto directo entre el vapor de escape y el agua de enfriamiento. El proceso de condensación es muy rápido y eficiente, pero aquí se mezclan el agua de enfriamiento y el vapor condensado . Las ventajas de la condensación por contacto directo sobre los procesos convencionales que utilizan superficies de transferencia metálicas se deben a la relativa simplicidad del diseño, menos problemas de corrosión y descamación, menores costos de mantenimiento, mayores áreas de transferencia específicas y mayores tasas de transferencia. A pesar de estas ventajas, los condensadores de chorro no son habituales en las centrales térmicas, especialmente debido a la pérdida de condensado .

Condensación en presurizador

Propiedades termodinámicas extensivas versus intensivas — Propiedades extensivas e intensivas del medio en el presurizador.

Un presurizador es un componente de un reactor de agua a presión . La presión en el circuito primario de los PWR se mantiene mediante un presurizador , un recipiente separado que se conecta al circuito primario (pata caliente) y se llena parcialmente con agua que se calienta a la temperatura de saturación (punto de ebullición) para la presión deseada mediante un sistema eléctrico sumergido. calentadores. La temperatura en el presurizador se puede mantener a 350 ° C (662 ° F), lo que da un margen de subenfriamiento (la diferencia entre la temperatura del presurizador y la temperatura más alta en el núcleo del reactor) de 30 ° C. El margen de subenfriamiento es un parámetro de seguridad muy importante de los PWR, ya que se debe excluir la ebullición en el núcleo del reactor. El diseño básico del reactor de agua a presión incluye el requisito de que el refrigerante (agua) en el sistema de refrigeración del reactor no debe hervir. Para lograr esto, el refrigerante en el sistema de refrigeración del reactor se mantiene a una presión suficientemente alta que no se produce la ebullición a las temperaturas del refrigerante experimentadas mientras la planta está funcionando o en un transitorio analizado.

Las funciones

La presión en el presurizador se controla variando la temperatura del refrigerante en el presurizador. Para estos fines, se instalan dos sistemas. Sistema de rociado de agua y sistema de calentadores eléctricos . El volumen del presurizador (decenas de metros cúbicos) se llena con agua en los parámetros de saturación y vapor. El sistema de rociado de agua (agua relativamente fría – de la pierna fría) puede disminuir la presión en el recipiente al condensar el vapor en las gotas de agua rociadas en el recipiente. Dado que el vapor se pone en contacto con un líquido frío, en este caso, estamos hablando de condensación por contacto directo . Por otro lado, los calentadores eléctricos sumergidos están diseñados para aumentar la presión por evaporación del agua. en el recipiente La presión del agua en un sistema cerrado rastrea la temperatura del agua directamente; A medida que aumenta la temperatura, aumenta la presión.

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