自流冷却在船用堆非能动余热排出系统中的初步应用研究

发布时间：2021-09-30 19:19

　　针对采用管壳式换热器的船用堆一回路非能动余热排出系统的模拟分析发现,系统投入后,由于换热器海水侧回路自然循环建立不及时,初期海水流量过低,导致海水侧回路出口发生沸腾,回路压力和自然循环流量剧烈振荡。自流冷却可依靠船舶的惯性航行为海水回路提供初始冷却流量,以解决两个回路排热不匹配问题。基于RELAP5开展了初步的原理性应用研究,结果表明:自流冷却流量对非能动余热排出系统海水回路的流动传热特性影响大,较大的自流流量可防止海水沸腾,从而避免了两相振荡现象。 

【文章来源】：海军工程大学学报. 2020,32(02)北大核心

【文章页数】：5 页

【部分图文】：

一回路非能动余热排出系统简图

根据非能动余热排出系统的结构特点和运行特性,建立基于RELAP5最佳估算程序的仿真模型,对应的控制体节点图如图2所示。其中,反应堆活性区和余热排出换热器轴向温度梯度大,要对这些区域的轴向网格进行细化,通过稳态计算和网格数敏感性分析,并考虑流体流速对控制体长度的限制,确定活性区轴向网格数为12个,换热器轴向网格数为10个。稳态计算结果中反应堆功率、冷却剂流量、温度和压力、二回路蒸汽压力和流量等参数与设计参数进行了对比,误差均小于2%。2.2 系统运行分析

用REALP5模拟非能动余热排出系统的运行特性,结果如图3(a)-(d)所示(冷却剂温度的归一化曲线以额定工况下反应堆出口温度为基准,自然循环流量的归一化曲线以冷却剂额定流量为基准)。计算结果表明:在非能动系统投入初期,换热器一次侧自然循环能迅速建立(见图3(b)),冷却剂温度有所下降(见图3(a))。但海水侧出口温度很快超过饱和温度(见图3(c)),海水沸腾引起流动不稳定性(见图3(d)),使海水侧出口温度和流量发生剧烈振荡。随着海水侧自然循环逐渐建立,堆芯衰变热减小和冷却剂温度降低,当海水温度低于饱和温度时,海水不再沸腾,振荡现象消失,此时非能动余热排出系统将保持正常运行,持续带出衰变热,保证反应堆安全。3 沸腾原因分析

【参考文献】：
期刊论文
[1]基于CFD的潜艇阻力及流场数值计算[J]. 涂海文,孙江龙.  舰船科学技术. 2012(03)
[2]基于CFD的船舶自流冷却系统进水口形式优化[J]. 高伟,苗卉,黄树红,蒋建飞.  热能动力工程. 2006(03)

硕士论文
[1]潜艇自流冷却系统流动特性计算研究[D]. 裴金亮.哈尔滨工业大学 2010



本文编号：3416492