彭云康[1]2003年在《CMT排水过程中初始参数对流体温度分布及冷凝特性影响研究》文中认为实验研究了CMT排水过程中初始参数对流体温度分布及汽液直接接触冷凝特性的影响。实验参数范围为：PRZ初始压力P=0.2～0.6MPa，CMT初始液温T=20～80℃。实验内容包括CMT无遮流板不排水、CMT无遮流板排水和CMT加遮流板排水叁个方面。开展实验研究前利用FLUENT软件在不考虑蒸汽冷凝的条件下模拟分析了CMT内汽液两相及速度分布随时间的变化，其目的是为实验提供参考。计算结果表明，蒸汽进入CMT水中将带动水产生涡漩运动，引起换热面的较大变化。实验发现，CMT内温度分布和凝结特性主要受PRZ初始压力和CMT初始温度的影响，而压力响应主要受CMT初始温度影响。通过对CMT有、无遮流板的排水的实验结果进行比较，发现遮流板对系统的压力响应、温度分布以及凝结换热系数都有很大的影响。饱和蒸汽在CMT液面上的凝结分为叁种模式，即蒸汽完全凝结模式、部分蒸汽快速凝结模式和蒸汽缓慢凝结模式。本文计算了蒸汽完全凝结模式和部分蒸汽快速凝结限制模式的平均冷凝换热系数以及蒸汽缓慢凝结模式的平均凝结换热系数，并在一定理论基础上回归了实验关系式。对实验测得的CMT径向和轴向温度分布进行了分析，发现在PRZ初始压力相同时CMT无遮流板排水，其扰动时间随CMT液体平均温度的升高而减少，上下层液面温差随之变大；加遮流板后对凝结和温度平衡时间起主要影响的因素有两个，即遮流板以上液体的温度与PRZ的初始压力大小。CMT加遮流板排水时，流体温度场主要受PRZ初始压力影响，压力越大，热水层厚度增加。对实验测得不同初始条件下的压力响应数据进行分析，发现在CMT无遮流板排水实验中，压力平衡时间在PRZ初始压力超过0.3MPa时变化不大，而受CMT液体平均温度影响较大；遮流板减缓了蒸汽凝结的剧烈程度，大幅缩短了系统压力平衡需要的时间。 通过对不同初始条件下的CMT排水量进行了分析，发现CMT排水速度主要受CMT内的压力变化的影响：CMT无遮流板排水实验中所有排水量随时间的变化曲线都是单调递增的，且都有一个较为明显的拐点，在拐点后，斜率明显增大，说明排水速度增加显着；CMT加遮流板排水实验中排水量曲线的拐点不明显且出现时间较无遮流板排水实验要早，说明排水速度增加得较早；CMT加遮流板排水实验如果PRZ初始压力较大，通过改变CMT的初始温度，将会引起排水总量较大的变化；排水速度平衡时间受CMT压力平衡响应时间的影响，且较CMT压力平衡响应时间快。<WP=6>通过对CMT内水的轴向温度分析，发现CMT内的流体具有热分层特性，即上部为热水层，下部为冷水层，热水层内温度变化剧烈,吸收了蒸汽在液面凝结放出的大部分热量。而冷水层的温度在实验过程中基本保持不变。PRZ初始压力越大，蒸汽射流的速度越高，形成的汽穴的深度越深，液面波动的越剧烈，压力平衡需要的时间越长，其热水层厚度增加。遮流板对减小凝结起着积极的作用，在蒸汽完全凝结和部分蒸汽快速凝结阶段下CMT加遮流板其凝结换热系数较无遮流板时减小了3—5倍。采用热力比RT(，RT>1即意味着冷凝能力大于蒸汽转换的能量，即蒸汽完全冷凝模式，RT<1即蒸汽不完全冷凝)作为蒸汽在过冷液面直接接触式冷凝模式的判断准则，获得了汽液直接接触冷凝模型。无遮流板排水蒸汽全部凝结阶段和部分蒸汽快速凝结阶段的平均换热系数实验关系式为，实验点落在预测值±16%以内；有遮流板排水蒸汽全部凝结阶段和蒸汽快速部分凝结阶段的平均换热系数实验关系式为，实验点落在预测值±19%以内；无遮流板排水实验缓慢凝结阶段平均换热系数实验关系式为，实验点落在预测值±20%以内；有遮流板排水实验缓慢凝结阶段平均换热系数实验关系式为，实验点落在预测值±19%以内。在RELAP5/MOD3程序中引入了实验获得的直接接触冷凝模型，模拟计算了CMT有、无遮流板时的排水特性，计算结果与实验结果有很好的一致性。说明本文建立的模型是合理的。
张钰浩[2]2017年在《AP1000内置换料水箱热工水力特性研究》文中提出叁代先进压水堆AP1000引入了非能动余热排出系统(PRHRs),内置换料水箱(IRWST)是非能动余热排出系统的关键设备之一,非能动余热排出热交换器(PRHR HX)、自动降压系统1-3级喷洒器(ADS sparger)均浸没在内置换料水箱中,事故工况下,非能动余热排出热交换器、自动降压系统喷洒器等设备启动,非能动地将一回路余热排出至二次侧热阱内置换料水箱,为反应堆提供应急冷却,其安全、高效运行对于保证反应堆事故余热排出工况下,反应堆有效降温、降压具有重要作用。本研究以AP1000为主要参考对象,搭建分离效应整体缩比IRWST&PRHR HX&ADS实验台架,研究反应堆内置换料水箱及其关键部件PRHR HX管壁加热式传热、ADS高温蒸汽喷放式冷凝过程中的热工水力学特性,获得IRWST内整体叁维温度场、叁维速度场分布及局部传热系数,从而揭示关键进程传热、传质机理,进而把握内置换料水箱内流体整体、局部的传热、流动特性。对于PRHR HX特殊形状的C型管束传热研究,基于IRWST&PRHR HX分离效应缩比实验,分别对PRHR HX竖直段、上部水平段、下部水平段在单相自然对流阶段、两相沸腾阶段传热特性进行了深入分析,且基于实验数据验证了各类传统半经验传热关联式对PRHR HX C型管束不同传热区域的适用性。另外,实验结果表明,在余热排出进程中PRHR HX持续加热作用下,IRWST热分层现象十分明显,对应热分层数(Str数)接近1。对此,本研究创新性地在PRHR HX二次侧管束区新装不同数量的导流板以减弱IRWST内热分层程度,并基于实验数据评价该新型导流板设计方案对IRWST对流传热特性、叁维温度速度分布,PRHR HX整体、局部传热效果的影响。实验结果表明,PRHR HX二次侧新增导流板方案使得IRWST内的热分层程度降低30%以上,有利于内置换料水箱在更长时间内对反应堆一回路进行降温、降压,保证长期冷却效果。对于AP1000自动降压系统喷洒器复杂结构多孔喷放条件下的高温高压蒸汽直接接触式冷凝(DCC)现象,本研究基于IRWST&ADS喷洒器分离效应缩比实验,研究了内置换料水箱内整体循环特性、温度分布以及自动降压系统蒸汽喷放条件下的传热特性。本研究创新性地采用喷放简化“集总蒸汽冷凝区”模型,对复杂结构、多喷孔条件下ADS原型缩比喷洒器喷放冷凝传热系数进行评估计算,实验结果表明,在IRWST内流体相对大过冷度条件下,蒸汽喷放传热系数范围约为0.6-2.9 MW/(m2·℃)。另外,为减弱ADS喷洒器喷放条件下IRWST内的热分层现象,本研究创新地提出了ADS喷头优化方案,通过调整ADS喷洒器在IRWST内的高度位置,改变IRWST内整体流动、温度分布,并采用热分层准则数理查德森数(Ri数)与热分层数(Str数)预测、评价IRWST内的热分层的形成条件、热分层程度。实验结果表明,ADS喷头位置优化方案能够有效降低IRWST内的热分层程度,有利于长期冷却阶段核电厂的长期、安全、稳定运行。本实验研究对AP1000内置换料水箱热工水力特性进行了详细、深入的研究,实验数据可为中国自主化堆芯、系统一体化分析软件COSINE(Core and System INtegrated Engine for design and analysis)提供实验验证并进行特殊传热模型评估,具有重要的应用价值,实验数据为AP1000工程运行与设计改进提供了重要实验参考。
参考文献：
[1]. CMT排水过程中初始参数对流体温度分布及冷凝特性影响研究[D]. 彭云康. 重庆大学. 2003
[2]. AP1000内置换料水箱热工水力特性研究[D]. 张钰浩. 华北电力大学(北京). 2017
标签：工业通用技术及设备论文; 动力工程论文; 堆芯补水箱论文; 凝结特性论文; 温度分布论文; 压力影响论文; 凝结换热系数论文; 直接接触冷凝论文; 热分层特性论文;