核电C 3 高压冷却器的流动传热特性及其优化研究
发布时间：2021-10-23 02:13
核电作为一种安全、清洁高效的能源,已被实践证实并得到人们普遍的认可。核电事故危害的巨大,使得核技术应用安全方面得到足够的重视。C3高压冷却器作为反应堆冷却剂的冷却降温设备,在保障核电系统反应堆冷却剂系统重要设备主泵密封性能和核电厂运营的安全方面,其具有重要的作用和地位。核电C3高压盘管冷却器是核电反应堆冷却剂系统中主泵的一个重要辅助设备。论文首先从现有的换热器理论计算知识对冷却器进行了结构和流动传热特性研究,在理论计算的过程中,对冷却器的流动和传热的方式进行假设和分析,针对现有的计算公式,依据冷却器自身的结构特点,进行了合理的筛选和修正。但是,由于冷却器管、壳程的进、出口段结构形式的复杂,造成以目前的计算理论模型无法对此段进行合理的模型计算。理论计算与实际存在较大的计算误差。然后,我们对冷却器进行了有限元模拟计算,通过模拟计算和理论计算结果进行对比发现,合理的反映真实结构形式的模拟计算有效降低了管程流体的出口温度,但仍有很大的优化空间。通过对冷却器的结构分析,确定并联管路的调节件是设备流动传热的核心部件,我们对其进行了两种结构形式的优化,在相应工况下：结构形式一有效降低管程温度7℃以上...
【文章来源】：华东理工大学上海市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：102 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 核电C_3高压冷却器的应用背景
1.1.1 核电的重要性
1.1.2 C_3冷却器的位置和作用
1.1.3 研究C_3冷却器的意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 盘管冷却器流动技术现状
1.2.3 盘管冷却器的传热技术现状
1.3 盘管换热器的发展趋势
1.4 研究内容及目标
1.4.1 研究内容
1.4.2 研究目标
第2章 C_3高压冷却器流动传热特性的理论分析
2.1 高压冷却器的工艺参数
2.1.1 本换热器执行标准
2.1.2 设计和运行参数
2.2 高压冷却器的几何参数
2.3 反应堆冷却剂在不同盘管中的流量分配及其阻力计算
2.3.1 管内流型基本判断
2.3.2 管子长度及其曲率半径的计算
2.3.3 螺旋管内摩擦因子
2.3.4 各管程的流量分配
2.3.5 管程的阻力
2.4 壳程阻力
2.4.1 物性参数的确定
2.4.2 壳程雷诺数计算
2.5 传热过程及其计算
2.5.1 壳程侧传热系数的计算
2.5.2 管程侧的传热系数的计算
2.5.3 总传热系数的计算
2.6 本章小结
2.6.1 压降的计算
2.6.2 温差的计算
第3章 高压冷却器的流动传热的模拟方法
3.1 模拟数学模型
3.1.1 流体动力学基本方程
3.1.2 湍流模式方程
3.1.3 流固耦合传热方式
3.2 高压冷却器三维模型的建立
3.2.1 螺旋管模型的建立
3.2.2 嵌入式管子模型的建立
3.3 数值模拟计算方法
3.3.1 模型和网格的划分简介
3.3.2 八段模型的划分
3.3.3 有限元网格的划分
3.3.4 计算典型单元的划分
3.3.5 计算机模拟的具体方案介绍
3.3.6 管程流量分配及计算
3.3.7 计算周期介绍
3.4 本章小结
第4章 不同工况条件下的数值模拟比较
4.1 数值模拟结果的数据比较
4.1.1 不同工况下的温度的变化
4.1.2 不同工况下的压强的变化
4.2 数值模拟结果的分布比较
4.2.1 温度的分布比较
4.2.2 压力的分布比较
4.2.3 流速的分布比较
4.2.4 最高温度最小流量工况首末段壁面云图
4.3 本章小结
第5章 并联管路流量调节构件的模拟优化及实验研究
5.1 原并联管路调节件的弊端
5.2 调节件的优化方案一
5.3 调节件的优化方案二
5.4 本章小结
5.4.1 温度的结论
5.4.2 压力损耗的结论
第6章 并联管路调节件的实验研究
6.1 实验设备
6.2 实验原理
6.3 实验步骤
6.4 实验数据分析
6.5 本章小结
第7章 总结与展望
7.1 总结
7.2 展望
参考文献
致谢
本文编号：3452273
【文章来源】：华东理工大学上海市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：102 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 核电C_3高压冷却器的应用背景
1.1.1 核电的重要性
1.1.2 C_3冷却器的位置和作用
1.1.3 研究C_3冷却器的意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 盘管冷却器流动技术现状
1.2.3 盘管冷却器的传热技术现状
1.3 盘管换热器的发展趋势
1.4 研究内容及目标
1.4.1 研究内容
1.4.2 研究目标
第2章 C_3高压冷却器流动传热特性的理论分析
2.1 高压冷却器的工艺参数
2.1.1 本换热器执行标准
2.1.2 设计和运行参数
2.2 高压冷却器的几何参数
2.3 反应堆冷却剂在不同盘管中的流量分配及其阻力计算
2.3.1 管内流型基本判断
2.3.2 管子长度及其曲率半径的计算
2.3.3 螺旋管内摩擦因子
2.3.4 各管程的流量分配
2.3.5 管程的阻力
2.4 壳程阻力
2.4.1 物性参数的确定
2.4.2 壳程雷诺数计算
2.5 传热过程及其计算
2.5.1 壳程侧传热系数的计算
2.5.2 管程侧的传热系数的计算
2.5.3 总传热系数的计算
2.6 本章小结
2.6.1 压降的计算
2.6.2 温差的计算
第3章 高压冷却器的流动传热的模拟方法
3.1 模拟数学模型
3.1.1 流体动力学基本方程
3.1.2 湍流模式方程
3.1.3 流固耦合传热方式
3.2 高压冷却器三维模型的建立
3.2.1 螺旋管模型的建立
3.2.2 嵌入式管子模型的建立
3.3 数值模拟计算方法
3.3.1 模型和网格的划分简介
3.3.2 八段模型的划分
3.3.3 有限元网格的划分
3.3.4 计算典型单元的划分
3.3.5 计算机模拟的具体方案介绍
3.3.6 管程流量分配及计算
3.3.7 计算周期介绍
3.4 本章小结
第4章 不同工况条件下的数值模拟比较
4.1 数值模拟结果的数据比较
4.1.1 不同工况下的温度的变化
4.1.2 不同工况下的压强的变化
4.2 数值模拟结果的分布比较
4.2.1 温度的分布比较
4.2.2 压力的分布比较
4.2.3 流速的分布比较
4.2.4 最高温度最小流量工况首末段壁面云图
4.3 本章小结
第5章 并联管路流量调节构件的模拟优化及实验研究
5.1 原并联管路调节件的弊端
5.2 调节件的优化方案一
5.3 调节件的优化方案二
5.4 本章小结
5.4.1 温度的结论
5.4.2 压力损耗的结论
第6章 并联管路调节件的实验研究
6.1 实验设备
6.2 实验原理
6.3 实验步骤
6.4 实验数据分析
6.5 本章小结
第7章 总结与展望
7.1 总结
7.2 展望
参考文献
致谢
本文编号：3452273
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