考虑流动阻力的直流蒸汽发生器换热性能仿真

发布时间：2020-07-16 23:23

【摘要】：为了满足核电系统的高功率密度,小型化的发展要求,直流蒸汽发生器被广泛应用在中、小型核电系统。直流蒸汽发生器的二次侧经历复杂的汽液两相流动与换热过程,并且伴随着蒸干传热恶化。直流蒸汽发生器稳态和动态性能仿真对分析传热恶化现象具有重要意义。本文以BW公司一款直流蒸汽发生器的为原型,运用分布参数法,考虑质量、动量和能量守恒,建立直流蒸汽发生器的一维均相流模型。利用MATLAB自主开发仿真程序,进行直流蒸汽发生器分区换热性能模拟仿真。针对稳态与动态流动与换热性能仿真,主要研究了流动时压降变化及一、二回路运行参数对直流蒸汽发生器蒸干传热特性的影响规律,仿真程序可以计算出不同传热分区起始位置及区间长度。稳态仿真结果:通过对比RELAP5和热工水力计算结果,最大相对误差为1.79%,误差相对较小,验证模型及仿真代码的可靠性;对比结果发现,随着负荷的降低,二次侧整体压降减小,100%负荷下降到30%负荷,压降由0.243MPa变化为0.014MPa;随着负荷降低,核态沸腾区域缩短,蒸干起始点向前移动,过热区域变长,蒸干起始点壁温飞升幅度不大。蒸干起始点壁温飞升幅度由19.8℃变化到20.5℃,起始点由6.07m移动到1.27m处。动态仿真结果:动态仿真结果与RELAP5计算结果进行对比,最大相对误差小于1%,误差相对较小。针对不同入口条件进行阶跃扰动分析,一次侧入口焓值对整个直流发生器影响最大。一次侧入口焓值仅降低4%,二次侧压降为0.179MPa,同比满负荷工况,压降增大0.034MPa。蒸干起始点壁温飞升幅度为18.8℃,同比满负荷工况,壁温飞升幅度下降4.0℃;一次侧入口焓值下降5%,直流蒸汽发生器出口流体达不到过热;二次侧入口焓值降低,对直流蒸汽发生器影响不是很大,但负荷降低30%时,会导致预热段消失,有可能造成水击现象,故应该尽量避免该情况发生。综上所述,本文通过对直流蒸汽发生器的稳、动态换热性能仿真,能快速方便地分析直流蒸汽发生器的工作特性,对直流蒸汽发生器的运行有一定参考帮助。
【学位授予单位】：哈尔滨工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TM623
【图文】：

直流蒸汽发生器,直管,结构示意图,传热管

图 1.1 直管直流蒸汽发生器结构示意图为了保证传热的良好性，减少热损失，常只有 1mm 左右。不同于传统的自然循环全程处于高压状态，传热管因此成为了直流系统的实际运行经验[10]，传热管被认为是蒸其内部系统中任何一根传热管出现破裂，都电事故的发生。考虑到存在着这些安全隐患预计的四十年使用寿命也可能不会达标。蒸时要不断的发展新的安全防护技术，维护核对于蒸汽发生器各个方面的研究，国内方式，并总结出了很多的物理和数学模型。对直流蒸汽发生器的国内外研究成果进行综数值模拟仿真研究；过冷沸腾、蒸干及两相

分布图,流体流型,流体温度,壁面

图 1.2 流体流型、壁面和流体温度分布图的反生主要是由于低温流体接触到了高于该流体饱和温度的传小气泡，而后由于主流流体温度较低，蒸汽又会重新的凝结成又破灭的过程会对主流流体域加热壁面的对流传热产生很大的变大。不同于饱和核态沸腾时候的多种流型变化，过冷流动沸流。山来等[32]对两种过冷沸腾段压降计算模型辅助参数的计算进用的计算程序，依据 Reynolds，A.E.Bergles，Owens&Schroc型进行了比较。并在自行设计的试验台进行实验验证。结果表情况下有较高的计算精度，第一次反映出核态沸腾起始点以后降的特殊规律。小英等[33]采用了 RPI 模型对过冷沸腾区域壁面热流分配进行序中的两流体模型。以大亚湾压水堆核电站为例，采用该模

管内,流通面积,单元,正六边形

m2·℃/W；fR为污垢热阻，取为 8.7阻计算公式为：ln2ca oww ind dRλd= 的导热系数，W/(m·K)，所采用的 Inconel-600 合以采用经验公式拟合[43]60014.262 0.01557wλ = + T器内部是逆流流动形式，传热温差采用对数平均max minmaxminlnmt ttttΔ Δ=ΔΔΔin为计算区段内的最大温差和最小温差，℃。管外侧流通，流道的形状不规则，为了计算二1 所示，计算单元管内流道面积时候忽略支撑板

【参考文献】