基于CFD的核电蒸汽发生器热工水力特性数值模拟研究
发布时间：2021-03-04 15:23
在压水堆核电站中，蒸汽发生器是连接一回路与二回路的关键设备，也是防止放射性外泄的第二道防护屏障。当前国内外对蒸汽发生器的研究多采用一维方法进行分析，不能准确预测其局部的热工水力特性。而CFD方法已成为在核电领域进行热工水力分析的重要工具，并成功得到了广泛的验证。本文以大亚湾900MW核电站蒸汽发生器稳态的热工水力过程为研究对象，采用CFD软件模拟研究了蒸汽发生器下封头、U型管内、U型管外支撑结构及预热段两相流的三维流动传热过程。研究得到了蒸汽发生器一、二回路的主要热工水力参数，揭示了蒸汽发生器稳态工况下的热工水力特征。（1）选取蒸汽发生器的下封头、单根U型管和管间的单元通道为研究对象，通过热流量和二回路换热系数的迭代计算，求解得到蒸汽发生器设计工况下上述结构的传热系数，并采用经验算法计算各结构的压降，为后续各结构流动传热的CFD模拟提供换热边界条件和压降验证参数。（2）在蒸汽发生器的一回路，对1/2下封头建立混合网格，采用入口流量和出口压力边界，湍流模型选用RNG k-模型，基于SIMPLEC算法计算下封头的流场分布，还研究增加下封头与管板间延长段的方法对于优化下封头流量分配的作用。对...
【文章来源】：华南理工大学广东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：77 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
主要核电国家的核电份额Fig.1-1Nuclearpowershareofmajornuclearpowercountries
华南理工大学硕士学位论文第二章 900MW 核电蒸汽发生器的结构与热工计算在一个核动力装置中，蒸汽发生器是用于产生汽轮机所需蒸汽的换热设备，实现一回路和二回路之间的热量交换，如图 2-1 所示。它不仅属于一回路，同时也属于二回路因此被称作是一、二回路的枢纽。在核电蒸汽发生器的发展过程中，出现过多种形式：按照工质流动方式可分为自然循环蒸汽发生器和强迫循环蒸汽发生器；按传热管形状可分为 U 型管、直管和螺旋管等形状传热管构成的蒸汽发生器；按设备安装方式可分为立式蒸汽发生器和卧式蒸汽发生器。
华南理工大学硕士学位论文却剂在下封头进入进口水室，流过管板进入 U 型管束，通过换热管壁将侧工质，然后冷却剂流出 U 型管束，再次经过管板进入下封头，由出口冷却剂泵送回反应堆中。在蒸汽发生器的二次侧，二回路给水由给水泵，通过给水分配环管进入管束围板与外壳体之间所形成的环形下降通道流动，再由管束围板与管板上表面之间的缺口处进入，并横向冲刷管束，进入管束空间。
【参考文献】：
期刊论文
[1]三角形布管方式下两种换热器传热与流阻性能研究[J]. 古新,刘冰,董其伍,刘敏珊,王永庆. 郑州大学学报(工学版). 2012(03)
[2]蒸汽发生器二次侧汽液两相流数值模拟[J]. 杨元龙,孙宝芝,杨龙滨,张羽. 原子能科学技术. 2012(01)
[3]新型管壳式换热器三维流场分析[J]. 王珂,王永庆,董晓琳,古新. 工程热物理学报. 2011(12)
[4]世界核电现状[J]. 伍浩松,王海丹. 国外核新闻. 2011(07)
[5]低压下水欠热流动沸腾的两相CFD数值模拟研究[J]. 樊普,贾斗南,秋穗正. 原子能科学技术. 2011(04)
[6]自然循环蒸汽发生器倒U型管内单相流体倒流特性研究[J]. 王川,于雷. 核动力工程. 2011(01)
[7]自然循环过渡过程UTSG一次侧倒流特性研究[J]. 章德,陈文振,王少明,王川. 原子能科学技术. 2010(S1)
[8]基于RELAP5的单通道自然循环流动不稳定性分析[J]. 邢立淼,郭赟,曾和义. 原子能科学技术. 2010(08)
[9]自然循环蒸汽发生器倒U型管内的倒流计算[J]. 杨瑞昌,刘京宫,黄彦平,刘若雷,覃世伟. 核动力工程. 2010(01)
[10]CFD在核能系统分析中应用的最新进展[J]. 李林森,王侃,宋小明. 核动力工程. 2009(S1)
博士论文
[1]管束通道内单相及两相沸腾换热特性及流动特性的研究[D]. 路广遥.上海交通大学 2008
硕士论文
[1]换热器中单管流动和传热的CFD模拟[D]. 孙凤丹.天津大学 2012
[2]蒸汽发生器泄漏管束区及上升段N-16传输时间分析与计算[D]. 李闰生.南华大学 2011
[3]管束间狭窄通道单相及沸腾两相流动阻力特性实验研究[D]. 赵桂生.上海交通大学 2008
[4]快堆单盒燃料组件内冷却剂流场温度场计算研究[D]. 刘一哲.中国原子能科学研究院 2007
[5]带定位格架的棒束通道内三维流场研究[D]. 毛晓辉.哈尔滨工程大学 2007
[6]蒸汽发生器工作过程动态仿真[D]. 郭海红.哈尔滨工程大学 2007
[7]核电蒸汽发生器热工水力稳态特性计算分析研究[D]. 姚彦贵.上海交通大学 2007
[8]管束外垂直上升汽液两相流沸腾传热特性的实验研究[D]. 唐琦琳.上海交通大学 2007
[9]CARR堆芯三维流场与温场数值模拟研究[D]. 杨长江.中国原子能科学研究院 2006
[10]CARR堆内水力特性分析[D]. 刘兴民.中国原子能科学研究院 2005
本文编号：3063457
【文章来源】：华南理工大学广东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：77 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
主要核电国家的核电份额Fig.1-1Nuclearpowershareofmajornuclearpowercountries
华南理工大学硕士学位论文第二章 900MW 核电蒸汽发生器的结构与热工计算在一个核动力装置中，蒸汽发生器是用于产生汽轮机所需蒸汽的换热设备，实现一回路和二回路之间的热量交换，如图 2-1 所示。它不仅属于一回路，同时也属于二回路因此被称作是一、二回路的枢纽。在核电蒸汽发生器的发展过程中，出现过多种形式：按照工质流动方式可分为自然循环蒸汽发生器和强迫循环蒸汽发生器；按传热管形状可分为 U 型管、直管和螺旋管等形状传热管构成的蒸汽发生器；按设备安装方式可分为立式蒸汽发生器和卧式蒸汽发生器。
华南理工大学硕士学位论文却剂在下封头进入进口水室，流过管板进入 U 型管束，通过换热管壁将侧工质，然后冷却剂流出 U 型管束，再次经过管板进入下封头，由出口冷却剂泵送回反应堆中。在蒸汽发生器的二次侧，二回路给水由给水泵，通过给水分配环管进入管束围板与外壳体之间所形成的环形下降通道流动，再由管束围板与管板上表面之间的缺口处进入，并横向冲刷管束，进入管束空间。
【参考文献】：
期刊论文
[1]三角形布管方式下两种换热器传热与流阻性能研究[J]. 古新,刘冰,董其伍,刘敏珊,王永庆. 郑州大学学报(工学版). 2012(03)
[2]蒸汽发生器二次侧汽液两相流数值模拟[J]. 杨元龙,孙宝芝,杨龙滨,张羽. 原子能科学技术. 2012(01)
[3]新型管壳式换热器三维流场分析[J]. 王珂,王永庆,董晓琳,古新. 工程热物理学报. 2011(12)
[4]世界核电现状[J]. 伍浩松,王海丹. 国外核新闻. 2011(07)
[5]低压下水欠热流动沸腾的两相CFD数值模拟研究[J]. 樊普,贾斗南,秋穗正. 原子能科学技术. 2011(04)
[6]自然循环蒸汽发生器倒U型管内单相流体倒流特性研究[J]. 王川,于雷. 核动力工程. 2011(01)
[7]自然循环过渡过程UTSG一次侧倒流特性研究[J]. 章德,陈文振,王少明,王川. 原子能科学技术. 2010(S1)
[8]基于RELAP5的单通道自然循环流动不稳定性分析[J]. 邢立淼,郭赟,曾和义. 原子能科学技术. 2010(08)
[9]自然循环蒸汽发生器倒U型管内的倒流计算[J]. 杨瑞昌,刘京宫,黄彦平,刘若雷,覃世伟. 核动力工程. 2010(01)
[10]CFD在核能系统分析中应用的最新进展[J]. 李林森,王侃,宋小明. 核动力工程. 2009(S1)
博士论文
[1]管束通道内单相及两相沸腾换热特性及流动特性的研究[D]. 路广遥.上海交通大学 2008
硕士论文
[1]换热器中单管流动和传热的CFD模拟[D]. 孙凤丹.天津大学 2012
[2]蒸汽发生器泄漏管束区及上升段N-16传输时间分析与计算[D]. 李闰生.南华大学 2011
[3]管束间狭窄通道单相及沸腾两相流动阻力特性实验研究[D]. 赵桂生.上海交通大学 2008
[4]快堆单盒燃料组件内冷却剂流场温度场计算研究[D]. 刘一哲.中国原子能科学研究院 2007
[5]带定位格架的棒束通道内三维流场研究[D]. 毛晓辉.哈尔滨工程大学 2007
[6]蒸汽发生器工作过程动态仿真[D]. 郭海红.哈尔滨工程大学 2007
[7]核电蒸汽发生器热工水力稳态特性计算分析研究[D]. 姚彦贵.上海交通大学 2007
[8]管束外垂直上升汽液两相流沸腾传热特性的实验研究[D]. 唐琦琳.上海交通大学 2007
[9]CARR堆芯三维流场与温场数值模拟研究[D]. 杨长江.中国原子能科学研究院 2006
[10]CARR堆内水力特性分析[D]. 刘兴民.中国原子能科学研究院 2005
本文编号：3063457
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