核电厂凝汽器管束模块内流动及换热特性数值分析
发布时间：2021-09-19 02:56
针对国内某核电厂凝汽器钛管变形问题,采用多相流动CFD方法开展凝汽器内部管束模块不同工况下的流动和换热特性分析,采用有限元分析局部钛管受力情况。研究结果表明,凝汽器在冬季临停工况下,空冷区将结冰;机组启动时,在凝汽器内部流场力及重力作用下冰体运动而损伤钛管,造成凝汽器空冷区周边钛管大规模变形。
【文章来源】：核动力工程. 2020,41(03)北大核心EICSCD
【文章页数】：5 页
【部分图文】：
管束模块流场分布图Fig.1FlowFieldDistributionofTubeBundleModule
李国栋等：核电厂凝汽器管束模块内流动及换热特性数值分析55图1管束模块流场分布图Fig.1FlowFieldDistributionofTubeBundleModule置，流速与钛管变形之间没有对应关系，即流速大不是形成钛管变形的唯一原因。2.2温度场分析凝汽器管束模块温度分布如图2所示。管束模块顶部两侧温度高，大量工质从该位置通过，流向凝汽器底部，此外部分工质从空冷区顶部通道进入凝汽器内部，造成盖板顶端位置温度高。凝汽器指缝区及空冷区周边空间也是工质流量较大的位置，这2个位置温度相对较高。由于工质流通相对较少，管束区及空冷区内部被冷却水很快冷却，使这2个区域温度较低。变形钛管位于空冷区周边，该区域相对温度较低，也是水蒸气容易凝结的位置。2.3浓度场分析水相浓度场分布见图3。工质经过冷却后，水相在管束间（包括空冷区）分布较多，表明进入凝汽器的工质很快被冷却，并在钛管表面冷凝。图2管束模块温度分布场Fig.2TubeBundleModuleTemperatureDistributionField图3水相的浓度场分布Fig.3DistributionofConcentrationFieldofWaterPhase在空冷区顶部盖板周边，水相浓度也较高，该位置与周边钛管间距较小，容易引发积水。管束模块周边、管束模块指缝区及空冷区周边水相也分布较多，表明凝汽器内部分布大量水相。冰相浓度场分布见图4。冰相体积分数在空冷区顶部盖板周边最高，冰相体积比达到0.2。在管束模块周边、管束模块指缝区及空冷区周边冰相分布较多，冰相体积比达到0.1以上，因此空冷区周边及管束模块指缝区域将优先结冰，而凝汽器内部钛管间结冰速度较慢。图4冰的浓度场分布Fig.4DistributionofIceConcentrationField模拟20s后的结果表
纬深压鼙湫蔚奈ㄒ辉?颉?2.2温度场分析凝汽器管束模块温度分布如图2所示。管束模块顶部两侧温度高，大量工质从该位置通过，流向凝汽器底部，此外部分工质从空冷区顶部通道进入凝汽器内部，造成盖板顶端位置温度高。凝汽器指缝区及空冷区周边空间也是工质流量较大的位置，这2个位置温度相对较高。由于工质流通相对较少，管束区及空冷区内部被冷却水很快冷却，使这2个区域温度较低。变形钛管位于空冷区周边，该区域相对温度较低，也是水蒸气容易凝结的位置。2.3浓度场分析水相浓度场分布见图3。工质经过冷却后，水相在管束间（包括空冷区）分布较多，表明进入凝汽器的工质很快被冷却，并在钛管表面冷凝。图2管束模块温度分布场Fig.2TubeBundleModuleTemperatureDistributionField图3水相的浓度场分布Fig.3DistributionofConcentrationFieldofWaterPhase在空冷区顶部盖板周边，水相浓度也较高，该位置与周边钛管间距较小，容易引发积水。管束模块周边、管束模块指缝区及空冷区周边水相也分布较多，表明凝汽器内部分布大量水相。冰相浓度场分布见图4。冰相体积分数在空冷区顶部盖板周边最高，冰相体积比达到0.2。在管束模块周边、管束模块指缝区及空冷区周边冰相分布较多，冰相体积比达到0.1以上，因此空冷区周边及管束模块指缝区域将优先结冰，而凝汽器内部钛管间结冰速度较慢。图4冰的浓度场分布Fig.4DistributionofIceConcentrationField模拟20s后的结果表明，凝汽器的指缝区已凝结成冰实体，而凝汽器钛管间结冰量相对较少，数值仿真结果与实际结冰情况相符。随着时间的增加，工质在凝汽器内部的流动方向将改变。优先结冰的位置如指缝区和空冷区结
本文编号：3400868
【文章来源】：核动力工程. 2020,41(03)北大核心EICSCD
【文章页数】：5 页
【部分图文】：
管束模块流场分布图Fig.1FlowFieldDistributionofTubeBundleModule
李国栋等：核电厂凝汽器管束模块内流动及换热特性数值分析55图1管束模块流场分布图Fig.1FlowFieldDistributionofTubeBundleModule置，流速与钛管变形之间没有对应关系，即流速大不是形成钛管变形的唯一原因。2.2温度场分析凝汽器管束模块温度分布如图2所示。管束模块顶部两侧温度高，大量工质从该位置通过，流向凝汽器底部，此外部分工质从空冷区顶部通道进入凝汽器内部，造成盖板顶端位置温度高。凝汽器指缝区及空冷区周边空间也是工质流量较大的位置，这2个位置温度相对较高。由于工质流通相对较少，管束区及空冷区内部被冷却水很快冷却，使这2个区域温度较低。变形钛管位于空冷区周边，该区域相对温度较低，也是水蒸气容易凝结的位置。2.3浓度场分析水相浓度场分布见图3。工质经过冷却后，水相在管束间（包括空冷区）分布较多，表明进入凝汽器的工质很快被冷却，并在钛管表面冷凝。图2管束模块温度分布场Fig.2TubeBundleModuleTemperatureDistributionField图3水相的浓度场分布Fig.3DistributionofConcentrationFieldofWaterPhase在空冷区顶部盖板周边，水相浓度也较高，该位置与周边钛管间距较小，容易引发积水。管束模块周边、管束模块指缝区及空冷区周边水相也分布较多，表明凝汽器内部分布大量水相。冰相浓度场分布见图4。冰相体积分数在空冷区顶部盖板周边最高，冰相体积比达到0.2。在管束模块周边、管束模块指缝区及空冷区周边冰相分布较多，冰相体积比达到0.1以上，因此空冷区周边及管束模块指缝区域将优先结冰，而凝汽器内部钛管间结冰速度较慢。图4冰的浓度场分布Fig.4DistributionofIceConcentrationField模拟20s后的结果表
纬深压鼙湫蔚奈ㄒ辉?颉?2.2温度场分析凝汽器管束模块温度分布如图2所示。管束模块顶部两侧温度高，大量工质从该位置通过，流向凝汽器底部，此外部分工质从空冷区顶部通道进入凝汽器内部，造成盖板顶端位置温度高。凝汽器指缝区及空冷区周边空间也是工质流量较大的位置，这2个位置温度相对较高。由于工质流通相对较少，管束区及空冷区内部被冷却水很快冷却，使这2个区域温度较低。变形钛管位于空冷区周边，该区域相对温度较低，也是水蒸气容易凝结的位置。2.3浓度场分析水相浓度场分布见图3。工质经过冷却后，水相在管束间（包括空冷区）分布较多，表明进入凝汽器的工质很快被冷却，并在钛管表面冷凝。图2管束模块温度分布场Fig.2TubeBundleModuleTemperatureDistributionField图3水相的浓度场分布Fig.3DistributionofConcentrationFieldofWaterPhase在空冷区顶部盖板周边，水相浓度也较高，该位置与周边钛管间距较小，容易引发积水。管束模块周边、管束模块指缝区及空冷区周边水相也分布较多，表明凝汽器内部分布大量水相。冰相浓度场分布见图4。冰相体积分数在空冷区顶部盖板周边最高，冰相体积比达到0.2。在管束模块周边、管束模块指缝区及空冷区周边冰相分布较多，冰相体积比达到0.1以上，因此空冷区周边及管束模块指缝区域将优先结冰，而凝汽器内部钛管间结冰速度较慢。图4冰的浓度场分布Fig.4DistributionofIceConcentrationField模拟20s后的结果表明，凝汽器的指缝区已凝结成冰实体，而凝汽器钛管间结冰量相对较少，数值仿真结果与实际结冰情况相符。随着时间的增加，工质在凝汽器内部的流动方向将改变。优先结冰的位置如指缝区和空冷区结
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