Natural Convection in a Water Tank with a Heated Horizontal Plate Facing Downward

아래로 향한 수평가열판이 있는 수조에서의 자연대류

experimental and computational studies ore carried out to investigate the natural convection of the single phase flow in a tank with a heated horizontal plate facing downward. This is a simplified model for investigations of the influence of a core melt at the bottom of a reactor vessel on the thermal hydraulic behavior in a oater filled cavity surrounding the vessel. In this case the vessel is simulated by a hexahedron insulated box with a heated plate Horizontally mounted at the bottom of the box. The box with the heated plate is installed in a water filled hexahedron tank. Coolers are immersed in the U-type water volume between the box and the tank. Although the multicomponent flows exist more probably below the heated plate in reality, present study concentrates on the single phase flow in a first step prior to investigating the complicated multicomponent thermal hydraulic phenomena. In the present study, in order to get a better understanding for the natural convection characteristics below the heated plate, the velocity and temperature are measured by LDA(Laser Doppler Anemometry) and thermocouples, respectively. And How fields are visualized by taking pictures of the How region with suspended particles. The results show the occurrence of a very effective circulation of the fluid in the whole How area as the heater and coolers are put into operation. In the remote region below the heated plate the new is nearly stagnant, and a remarkable temperature stratification can be observed with very thin thermal boundary. Analytical predictions using the FLUTAN code show a reasonable matching of the measured velocity fields.

아래를 향한 가열 수평 평판이 있는 수조에서의 자연대류 현상을 규명하기 위한 실험적, 해석적인 연구를 수행하였다. 이는 압력용기 하부에 용융물이 있을때 캐비티내에서의 열수력현상을 규명하기 위한 간단화된 모델에 관한 연구이다. 압력 용기는 하부에 가열평판이 부착된 직육면체 단열 상자로 모의하고 이 상자는 물이 차 있는 수조에 설치된다. 냉각기는 정상상태의 유동 조건을 만들기 위해 상자와 수조사이의 U자 형태의 유동 영역에 설치된다. 실제 압력용기 하부에서는 다상 유동이 발생할 확율이 크나본 연구는 복잡한 다상 유동의 열수력 현상을 규명하기 위한 첫 단계 시도로서 단상유체를 사용한 실험 및 해석 연구이다. 본 연구에서는 가열 평판 아래에서의 자연대류현상특성을 더욱 잘 이해하기 위해 LDV와 열전대를 사용하여 속도와 온도를 측정하였다. 또한 입자가 부상된 유동장을 사진 찍어 유동을 가시화 하였다. 실험결과는 다음과 같다. 유체는 가열판과 냉각기가 작동할 때 매우 효과적으로 전 유동장에 걸쳐 순환한다. 가열판 하부에서 유동이 정체된 영역이 있고 매우 얇은 열 경계층을 갖는 두드러진 온도의 성층현상이 관찰되었다. FLUTAN Code를 이용한 해석은 속도를 합리 적으로 예측할 수 있다는 결과를 보여 주었다.