小型堆安全壳冷却水池的流动传热研究

发布时间：2020-12-26 21:17

　　NuScale是一种主要的浸没式小型模块化反应堆。在外部冷却水供应失效的长期冷却过程第一阶段,安全壳内的压力和堆芯中的温度与冷却水池的传热效率密切相关。如果堆芯衰变余热难以通过安全壳排出到冷却水池,则会造成安全壳内的压力升高和堆芯内温度的迅速升高,威胁反应堆的安全运行。因此,研究在水冷过程中能否有效地通过冷却水池内自然对流排出余热是具有重要意义的。冷却水池的流场速度和温度场对于有效且安全地从安全壳中排出余热非常重要,因此,本文主要对冷却水池内的速度场和温度场进行了实验和数值计算两方面的研究。在实验中,搭建了一个按比例缩小的实验台架,利用热电偶用于测量不同位置的温度,利用粒子图像测速（PIV）系统测量速度场。在数值计算中,利用Fluent 15.0软件进行网格数量、湍流模型、时间步长的敏感性分析和瞬态计算,其中SKE k-ε、RKE k-ε、RNG k-ε和雷诺应力模型（RSM）用于灵敏度分析,并且RKE k-ε模型用于瞬态计算。并初步分析了冷却水池初始温度、保温层和安全壳壁面粗糙度对流动传热的影响。实验结果表明,在NuScale冷却水池的长期冷却过程中,温度在垂直方向上有很大差异,而在... 

【文章来源】：华北电力大学(北京)北京市 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：61 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 课题背景及研究的目的和意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 反应堆非能动冷却系统的传热研究现状
        1.2.2 水池内自然对流的研究
    1.3 本文研究内容和创新点
        1.3.1 研究的主要内容
        1.3.2 研究的创新点
第2章 实验装置及实验方法
    2.1 实验装置介绍
    2.2 粒子图像测速（PIV）技术
    2.3 本章小结
第3章 实验结果分析
    3.1 冷却水池温度场
        3.1.1 冷却水池温度场的空间分布规律
        3.1.2 冷却水池温度场分布随时间的变化规律
    3.2 冷却水池速度场
        3.2.1 冷却水池速度场的空间分布规律
        3.2.2 冷却水池速度场随时间的变化规律
    3.3 本章小结
第4章 数值计算部分
    4.1 基本控制方程与模型假设
        4.1.1 基本控制方程
        4.1.2 模型假设
    4.2 建模与网格划分
    4.3 边界条件设置
    4.4 参数计算
        4.4.1 安全壳壁面平均热流密度计算
        4.4.2 自由液面蒸发传热计算
        4.4.3 湍流的判定计算
        4.4.4 时间步长计算
    4.5 模拟计算
        4.5.1 网格数量敏感性
        4.5.2 时间步长敏感性
        4.5.3 湍流模型敏感性
        4.5.4 瞬态计算
    4.6 流动传热的影响因素
        4.6.1 初始温度的影响
        4.6.2 保温层的影响
        4.6.3 安全壳壁面粗糙度的影响
    4.7 本章小结
第5章 总结与展望
    5.1 总结
    5.2 展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]基于PIV技术的明槽交汇区流场试验研究[J]. 陈凯霖,冯民权,张涛.  水力发电学报. 2018(11)
[2]基于PIV技术粗颗粒在管流断面浓度分布试验研究[J]. 夏建新,吴优,邹燚,曹斌.  应用基础与工程科学学报. 2017(06)
[3]基于PIV技术的粗颗粒在管流中跟随性试验研究[J]. 吴优,邹燚,曹斌,夏建新.  水动力学研究与进展(A辑). 2017(06)
[4]PIV技术应用于气液两相流的研究现状[J]. 苏莹.  化工设计通讯. 2017(05)
[5]小型模块式压水堆设计综述[J]. 张国旭,解衡,谢菲.  原子能科学技术. 2015(S1)
[6]模拟深水井筒中流速对传热影响的实验研究[J]. 马永乾,赵欣欣,邵茹,刘晓兰,宋荣荣.  断块油气田. 2014(05)
[7]小型模块化反应堆特性及应用分析[J]. 曹亚丽,王韶伟,熊文彬,刘巧凤,刘兆阳,张厚明.  核电子学与探测技术. 2014(06)
[8]我国小型堆项目开发前景分析和探讨[J]. 张宇.  能源工程. 2012(06)
[9]流体温度及流速对铝管内石蜡传热性能的影响[J]. 甘雪菲,何正斌,伊松林,张璧光.  华北电力大学学报(自然科学版). 2012(01)
[10]利用PIV技术研究搅拌槽内的流动特性[J]. 龚志军,武文斐,赵增武,李义科,任雁秋,李林风.  包头钢铁学院学报. 2005(02)

博士论文
[1]压力容器外部冷却系统内局部温度场及两相分布特性研究[D]. 李永春.上海交通大学 2014

硕士论文
[1]小型堆非能动安全壳冷却系统传热特性实验研究[D]. 王晔云.华北电力大学(北京) 2017
[2]大空间内混合与热分层试验研究[D]. 蔡骏驰.华北电力大学 2015
[3]边界层流动控制的数值模拟与DPIV实验研究[D]. 刘家欢.江苏科技大学 2014
[4]非能动安全壳冷却系统外部流场分析[D]. 郭建娣.哈尔滨工程大学 2012



本文编号：2940472