蒸汽与过冷水直接接触冷凝特性研究

发布时间：2017-08-21 14:32

  本文关键词：蒸汽与过冷水直接接触冷凝特性研究

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【摘要】：水和蒸汽的直接接触冷凝是指高温蒸汽与过冷水直接接触时发生的冷凝现象。在AP1000核电站的ADS自动降压系统中,堆芯内的高温高压蒸汽通过此种方式排出至换料水箱冷凝,从而使得一回路迅速卸压。而直接接触冷凝的过程变化对卸压速度有重大影响。因此,深入了解直接接触冷凝机理,对于保证反应堆安全具有重要意义。本文基于cf×14.0软件,选用标准κ-ε湍流模型、相变模型,对低质量流量蒸汽通过喷嘴或多喷孔直接喷入过冷水中的冷凝现象进行了数值模拟,并通过与相应的实验结果进行对比,证明此次模拟所选用数值计算模型的合理性,进而对数值计算结果进行了分析。结果表明：(1)蒸汽通过喷嘴喷放冷凝和通过喷孔喷放冷凝选用的传热模型并不相同,总能模型(Total Energy Model)适用于前者,热能模型(Thermal Energy Model)适用于后者；(2)喷嘴的数目对喷嘴附近过冷水的流场影响很大。在单喷嘴中,喷出蒸汽的上方几乎没有过冷水流向蒸汽,但是在双喷嘴工况下,喷出蒸汽上方有大量的过冷水流向高温蒸汽；(3)高温蒸汽通过喷孔喷入过冷水中,蒸汽羽流区域的喷射长度存在伸缩现象,并且在过冷水温度为50℃时其相对伸缩强度最弱。此外,当过冷水温度较高时,蒸汽从不同喷孔喷出距离不同,中间两排喷放的距离最远,上下两排最近；当过冷水温度较低时,上述现象不太明显。(4)蒸汽通过喷嘴与通过喷孔喷入过冷水中相比,其所形成蒸汽羽流区的流场相差很大,前者喷出后先收缩再发散,后者直接发散；(5)蒸汽通过喷嘴喷放的初始阶段,距喷嘴距离越近,流域内压力波动周期越小,在双喷嘴蒸汽喷放冷凝的过程中,则对应周期几乎不随距喷嘴距离变化而变化。而在蒸汽通过多喷孔喷放过程中,过冷水温度比较低的时候,距离喷嘴距离越近,流域内压力波动的周期越大,当过冷水温度比较高的时候,对应周期随距离变化不明显。
【关键词】：直接接触冷凝 数值模拟 相变 压力波动 流场形态
【学位授予单位】：华北电力大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM623.8
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 主要符号对照表10-12
• 第1章 绪论12-22
• 1.1 课题背景及研究目和意义12-13
• 1.2 直接接触冷凝研究现状13-20
• 1.2.1 国内研究现状13
• 1.2.2 国外研究现状13-20
• 1.3 小结20-21
• 1.4 课题研究内容和关键问题21
• 1.4.1 研究的内容21
• 1.4.2 关键问题21
• 1.5 创新点及预期结果21-22
• 第2章 数值计算理论与方法22-28
• 2.1 连续性方程22-23
• 2.2 动量守恒方程23
• 2.3 能量方程23-24
• 2.4 相变模型24-25
• 2.5 标准K-E模型25-26
• 2.6 ANSYS软件介绍26-27
• 2.7 本章小结27-28
• 第3章 单喷嘴和双喷嘴蒸汽喷放数值计算28-44
• 3.1 几何模型28-29
• 3.2 网格文件29-30
• 3.3 边界条件设定30
• 3.4 模型评价30-32
• 3.5 结果分析32-42
• 3.5.1 测点压力随时间的波动32-36
• 3.5.2 压力随不同空间位置波动36-40
• 3.5.3 喷嘴附近过冷水流场分布40-42
• 3.6 小结42-44
• 第4章 多喷孔蒸汽喷放数值计算44-58
• 4.1 几何模型44
• 4.2 边界条件的设定及传热模型的选用44-45
• 4.3 网格敏感度分析及实验验证45-47
• 4.4 结果分析47-57
• 4.4.1 喷射蒸汽的伸缩47-54
• 4.4.2 流域内测点压力波动54-56
• 4.4.3 多喷孔喷放蒸汽的流场分布56-57
• 4.5 小结57-58
• 第5章 结论与展望58-60
• 5.1 结论58
• 5.2 展望58-60
• 参考文献60-64
• 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果64-65
• 致谢65

【参考文献】

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1 曹琼;核反应堆堆芯上腔室冷却剂三维温度振荡现象研究[D];华北电力大学;2012年

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本文编号：713460