转运通道中燃料组件沸腾传热的试验研究
发布时间：2021-10-31 21:53
在压水堆换料过程中,乏燃料组件要通过水下通道完成从反应堆厂房到乏燃料水池的运输。为获得乏燃料组件在换热条件较恶劣的承载器顶角区域的传热特性,开展了试验研究,测量得到了2 400～20 000 W/m2不同热流密度下承载器顶角区域3根燃料棒顶部的沸腾换热系数,并拟合得到沸腾传热关联式。研究结果可为今后工程应用中评估燃料组件在转运过程中的热工安全状态和表面最高温度提供参考。
【文章来源】：原子能科学技术. 2020,54(04)北大核心EICSCD
【文章页数】：5 页
【部分图文】：
燃料转运通道、承载器和燃料组件示意图
2 试验装置和参数范围本试验装置的设计和布置见文献[2,4]。试验段的内径与转运通道原型相同,轨道、承载器的横截面方向的几何尺寸也与转运装置原型相同,试验中用电加热组件模拟燃料组件的中间部分。图2为试验段的三维示意图,图中:1为位于转运通道中心对称面的燃料组件,试验中由750 mm长的电加热组件模拟;2为模拟承载器;3为模拟转运小车;4为冷凝器,将试验段产生的饱和蒸汽冷凝为饱和水,用于模拟转运通道两侧水池进口处蒸汽和水的交换。在1和4中间增加了网状阻力元件,用于补偿本试验段之外转运通道中流体的压力损失。为保持试验段中压力稳定,试验段外设置了容积补偿器。在试验段底部设置了用于补偿散热的辅助加热器。
整个沸腾试验过程中,试验段压力维持在0.1 MPa,燃料组件两侧入口的过冷度精确控制在0.5 ℃以内。模拟燃料加热组件表面热流密度的范围为2 400～20 000 W/m2,加热棒材质为经过抛光的316L不锈钢,表面粗糙度Ra≈0.8 μm。根据前期研究成果[1,4],燃料组件顶角部分受到承载器壁面的影响,传热条件较差。同时,由于承载器上壁面不利于气泡排出,蒸汽易在此位置发生聚集,如图3所示。由于受到试验本体的空间限制,试验中仅分别测量了1#、3#和5#加热棒的顶部壁温,如图3所示。为保证试验精度,温度测量采用一级精度T型热电偶,压力测量采用罗斯蒙特3051压力变送器。仪表在使用前均进行了校准。由于沸腾换热系数计算中需要壁面温度和入口水温的差值,为减小测量误差,试验中壁温和水温采用了相同模/数转换通道和冷端补偿温度,其差值可消去模/数转换和冷端补偿等误差。综合考虑校准不确定度和补偿导线引入的不确定度,试验测量范围内,温差测量95%置信水平下不确定度为±0.6 ℃;压力测量误差为±0.14%。
【参考文献】：
期刊论文
[1]转运通道中燃料组件自然对流传热特性试验研究[J]. 毛喜道,刘洋,贾海军,郭强,夏虹. 原子能科学技术. 2018(05)
[2]燃料转运通道热工水力学实验设计与失真分析[J]. 毛喜道,刘洋,贾海军,郭强,夏虹. 原子能科学技术. 2017(11)
[3]燃料转运通道内水平自然循环流动的数值研究[J]. 郭强,雷宁博,刘建平. 核动力工程. 2010(S1)
[4]考虑流体湿润性影响的核沸腾Rohsenow修正模型[J]. 王补宣,李春辉,文东升,彭晓峰. 工程热物理学报. 2002(01)
[5]水在水平管束管外池沸腾传热的实验研究[J]. 朱长新,张鸣远,陈学俊. 西安交通大学学报. 1999(07)
[6]池内泡状沸腾的管束效应[J]. 施明恒,丁峰,纵向阳. 工程热物理学报. 1993(02)
[7]光管管束的沸腾传热实验研究[J]. 龙恩深. 重庆建筑工程学院学报. 1993(02)
[8]水平管束沸腾传热的实验研究[J]. 贾岫庄,沈自求. 化学工程. 1990(05)
本文编号：3468921
【文章来源】：原子能科学技术. 2020,54(04)北大核心EICSCD
【文章页数】：5 页
【部分图文】：
燃料转运通道、承载器和燃料组件示意图
2 试验装置和参数范围本试验装置的设计和布置见文献[2,4]。试验段的内径与转运通道原型相同,轨道、承载器的横截面方向的几何尺寸也与转运装置原型相同,试验中用电加热组件模拟燃料组件的中间部分。图2为试验段的三维示意图,图中:1为位于转运通道中心对称面的燃料组件,试验中由750 mm长的电加热组件模拟;2为模拟承载器;3为模拟转运小车;4为冷凝器,将试验段产生的饱和蒸汽冷凝为饱和水,用于模拟转运通道两侧水池进口处蒸汽和水的交换。在1和4中间增加了网状阻力元件,用于补偿本试验段之外转运通道中流体的压力损失。为保持试验段中压力稳定,试验段外设置了容积补偿器。在试验段底部设置了用于补偿散热的辅助加热器。
整个沸腾试验过程中,试验段压力维持在0.1 MPa,燃料组件两侧入口的过冷度精确控制在0.5 ℃以内。模拟燃料加热组件表面热流密度的范围为2 400～20 000 W/m2,加热棒材质为经过抛光的316L不锈钢,表面粗糙度Ra≈0.8 μm。根据前期研究成果[1,4],燃料组件顶角部分受到承载器壁面的影响,传热条件较差。同时,由于承载器上壁面不利于气泡排出,蒸汽易在此位置发生聚集,如图3所示。由于受到试验本体的空间限制,试验中仅分别测量了1#、3#和5#加热棒的顶部壁温,如图3所示。为保证试验精度,温度测量采用一级精度T型热电偶,压力测量采用罗斯蒙特3051压力变送器。仪表在使用前均进行了校准。由于沸腾换热系数计算中需要壁面温度和入口水温的差值,为减小测量误差,试验中壁温和水温采用了相同模/数转换通道和冷端补偿温度,其差值可消去模/数转换和冷端补偿等误差。综合考虑校准不确定度和补偿导线引入的不确定度,试验测量范围内,温差测量95%置信水平下不确定度为±0.6 ℃;压力测量误差为±0.14%。
【参考文献】：
期刊论文
[1]转运通道中燃料组件自然对流传热特性试验研究[J]. 毛喜道,刘洋,贾海军,郭强,夏虹. 原子能科学技术. 2018(05)
[2]燃料转运通道热工水力学实验设计与失真分析[J]. 毛喜道,刘洋,贾海军,郭强,夏虹. 原子能科学技术. 2017(11)
[3]燃料转运通道内水平自然循环流动的数值研究[J]. 郭强,雷宁博,刘建平. 核动力工程. 2010(S1)
[4]考虑流体湿润性影响的核沸腾Rohsenow修正模型[J]. 王补宣,李春辉,文东升,彭晓峰. 工程热物理学报. 2002(01)
[5]水在水平管束管外池沸腾传热的实验研究[J]. 朱长新,张鸣远,陈学俊. 西安交通大学学报. 1999(07)
[6]池内泡状沸腾的管束效应[J]. 施明恒,丁峰,纵向阳. 工程热物理学报. 1993(02)
[7]光管管束的沸腾传热实验研究[J]. 龙恩深. 重庆建筑工程学院学报. 1993(02)
[8]水平管束沸腾传热的实验研究[J]. 贾岫庄,沈自求. 化学工程. 1990(05)
本文编号：3468921
本文链接：https://www.wllwen.com/projectlw/hkxlw/3468921.html
