双面均匀加热矩形窄缝通道内DNB型临界热流密度理论预测

基于微液层蒸干的临界触发机理,构建了偏离泡核沸腾(DNB)型的临界预测模型。通过对临界点处的汽块进行受力平衡分析,基于优化后的侧面提升力系数CL,确定了汽块滑移速度、微液层液膜厚度等参数,实现对均匀加热下DNB型临界热流密度的理论预测。采用2种加热长度下矩形窄缝通道内的临界热流密度实验数据对该模型进行了验证。结果表明:模型所预测矩形窄缝通道内的临界热流密度值与实验结果的偏差均在±15%之内,该模型的预测精度高于Bowring公式和Bettis公式的预测精度。     

矩形窄缝通道轴向非均匀加热临界热流密度实验研究

对矩形窄缝通道轴向非均匀加热临界热流密度进行了研究.轴向加热方式为光滑的截尾余弦型,流动工质为去离子水.实验结果证明轴向非均匀加热临界热流密度低于轴向均匀加热临界热流密度.实验数据分析采用"F修正因子法",得到了轴向非均匀修正因子的半经验关系式.将该修正因子关系式同国际上已有的各种修正因子进行了比较分析,证明本文得到的修正因子预测的矩形窄缝通道轴向非均匀加热临界热流密度值更准确.     

竖直窄缝通道内轴向功率阶跃分布下临界热流密度理论分析

采用竖直窄缝通道内功率阶跃分布下的临界试验结果对非均匀加热临界预测模型进行验证。模型所预测临界触发位置、临界热流密度(CHF)及临界对应平均热流密度与试验结果的偏差均在合理范围内。采用该非均匀加热临界预测模型开展功率阶跃下CHF的数值计算,分析阶跃功率比、阶跃长度以及阶跃位置对沸腾临界的影响:随阶跃功率比的增大,CHF基本呈线性增大,但临界触发时的平均热流密度逐渐降低;阶跃长度的增大使得CHF逐渐减小,同时触发时的平均热流密度逐渐逼近均匀加热下的CHF值;随临界触发区域向流道上游迁移,临界触发位置将脱离功率阶跃区域的后端迁移至流道出口,此时的CHF值及临界触发时的平均热流密度值均趋近于均匀加热下的CHF值。     

矩形窄缝通道轴向非均匀加热临界热流密度试验本体设计

矩形窄缝通道轴向非均匀加热临界热流密度试验研试验数据处理等,而试验本体的设计是试验研究能否正常开展的关键.因此,准确、合理的试验本体的设计,对于矩形窄缝通道轴向非均匀加热临界热流密度试验研究是非常重要的.本文介绍了矩形窄缝通道轴向功率按截断余弦分布的临界热流密度试验本体的设计方法和结果.试验采用电加热方式,通过改变试验本体沿轴向的壁厚来实现非均匀加热,本文还介绍了试验本体的绝缘措施,临界测量方法等.     

竖直圆形通道周向均匀和非均匀加热临界热流密度实验研究

以混合堆次临界包层为研究对象,开展对竖直圆形通道的均匀加热和非均匀加热条件下的临界热流密度实验。基于均匀加热实验获得实验关系式,并通过数据统计规律的分析和与现有关系式的比较,验证本实验关系式的准确性和可靠性。以该实验关系式作为基础,比较周向非均匀加热效应对临界热流密度的影响。结果表明:偏心管形式的周向非均匀加热的临界热流密度受质量流速的影响不大,在低含汽率下低于均匀加热的预测结果,在高含汽率下高于均匀加热的预测结果;二者比值随含汽率呈线性关系。     

通道局部倾斜效应对临界热流密度特性影响理论研究

针对次临界能源包层燃料区冷却剂通道的弯曲结构及相应的运行工况,建立能够预测通道局部倾斜条件下临界热流密度的机理模型,并开发相应的计算程序。采用竖直和倾斜条件下实验数据对模型进行了验证,验证结果表明所开发模型具有较好的计算精度和较宽的适用范围。利用程序对通道局部倾斜效应作用下的临界热流密度变化规律进行计算分析,结果表明:随着局部倾斜角度的增加和热工工况的恶化,临界热流密度相对竖直通道的降低幅度明显增加。     

流量波动作用下临界热流密度特性理论计算与分析

利用流量波动作用下瞬态临界热流密度程序,对矩形通道内入口流量波动条件下临界热流密度特性进行计算分析。结果表明:入口流量波动会对临界热流密度有明显影响,特别是入口流量波动幅值和周期的增大、时均流量的增加、加热长度的减小或出口含汽率的降低将使临界热流密度特性恶化,从而对反应堆系统安全性产生不利影响。     

流量波动作用下临界热流密度特性理论模型开发与验证

基于微液层蒸干机理和均匀流两相流场瞬态特性模型,建立能够预测通道入口流量波动条件下的瞬态临界热流密度的机理模型并开发了相应的计算程序,采用入口流量稳定和流量波动条件下实验数据对模型进行了验证,表明所开发模型能够较好地预测入口流量波动条件下瞬态临界热流密度,并具有较好的计算精度。     

内螺纹管临界热流密度预测与数值计算

基于壁面汽泡壅塞理论,针对近临界压力区两相流动沸腾的偏离泡核沸腾(DNB)现象,对垂直上升内螺纹管的DNB型临界热流密度(CHF)进行了数值计算研究。以内螺纹管为分析对象改进已有的汽泡壅塞模型,计算了汽泡层区与主流区的极限传递质量流量、湍流速度分布、汽泡层区临界截面含气率等本构关系,汽泡脱离直径的计算考虑了汽泡接触角的影响。本文模型还根据大量CHF实验数据拟合得到了新的α_b关联式。最后,基于Fortran语言编制了CHF的理论预测数值模型程序,研究分析了压力、质量流速、热平衡干度及进口欠焓对CHF的影响,并根据CHF查表值对本文模型进行评估,同时将实验得到的内螺纹管CHF数据与采用Bowring模型、Katto模型、Shah模型和本文模型计算的CHF进行比较,发现本文模型的误差最小,与实验值吻合结果较好,说明本文模型能较好地对垂直上升内螺纹管DNB型CHF进行预测。     

近临界压力区垂直内螺纹管临界热流密度实验研究

在近临界压力区,对垂直上升内螺纹管流动沸腾的偏离泡核沸腾(DNB)型临界热流密度(CHF)现象进行了实验研究。试验段采用ф35 mm×5.67 mm六头内螺纹管。实验参数范围为:压力18~21 MPa,质量流速500~1 000kg/(m~2·s),进口过冷度3~5℃,内壁热负荷40~960kW/m~2。实验得到了不同工况下的内壁温度和传热系数分布特性,分析了流动参数对内螺纹管中DNB型CHF的影响,并根据实验数据拟合出两相区的传热关联式与临界热流密度(qCHF)预测关联式。内螺纹管的qCHF实验数据被用于与光管的qCHF预测值进行对比,发现内螺纹管具有一定的CHF强化作用,但当压力越靠近临界压力时这种作用会被抑制甚至消失。实验结果表明:在近临界压力下,内螺纹管会在低干度区甚至过冷区发生DNB现象,压力的增大和质量流速的减小均会使DNB提前发生。qCHF随压力的减小和质量流速的增大而增大。在特定工况下,试验段不同截面会分别发生偏离泡核沸腾与蒸干。     

基于汽泡壅塞流模型的竖直圆管临界热流密度理论研究

为研究单管壅塞流的临界热流密度（CHF）现象,建立了基于近壁处汽泡壅塞机理的CHF计算模型。模型通过求解相应的质量、动量和能量方程,再结合汽泡直径脱离模型、壁面临界空泡份额等模型,从而计算得到CHF。将模型计算结果同实验值比较,吻合良好,验证了模型的正确性。在此基础上,以建立的CHF模型为基础,研究了进口焓差、质量流速、管径和加热长度对CHF的影响,为预测壅塞流CHF提供依据。      

临界热流密度实验研究进展

临界热流密度是重要的限制性热工参数，它的大小直接影响反应堆的安全性和经济性。本文介绍了我国核电站临界热流密度实验研究进展，比较了国外核电站临界热流密度研究发展状况，文章认为，我国临界热流密度实验研究的发展方向是进行全长棒束非均匀加热临界热流密度的实验研究。     

不对称加热矩形窄缝通道临界热流密度研究

以氟利昂12为冷却介质,对4种加热比条件下的矩形窄缝通道双面不对称加热工况下的临界热流密度(CHF)进行实验分析,获得各种工况下CHF与冷却剂质量流速、入口过冷度、出口含汽率的关系。实验结果表明:低含汽率下,CHF随加热比的增加而增加,随着含汽率的增加,不同加热比的实验通道内CHF差异减小;高含汽率下,CHF随加热比变化趋势与低含汽率的相反。     

环形窄缝通道内干涸型临界热流密度的理论研究

在双面加热的垂直环形窄缝通道内,对向上流动环状流的临界热流密度(CHF)进行理论研究,以质量、动量和能量守恒方程为基础建立数学物理模型。对该模型进行数值求解,得到了不同窄缝间隙通道内的CHF和临界含汽率的关系曲线,分析得出压力对CHF的影响,并将理论计算值与实验值进行比较。     

低压下倾斜加热面临界热流密度模型研究

通过压力容器外部冷却实现熔融物堆内滞留已经成为先进非能动压水堆核电厂的一项重要的严重事故管理措施。这种措施能够成功的关键是压力容器下封头局部热流密度小于对应位置的临界热流密度(CHF)值。本文在气泡壅塞模型的基础上,开发出适合于低压下倾斜加热面的CHF机理模型。在模型的开发中,重点考虑了加热面倾角对气泡运动速度以及气泡层厚度的影响,同时修正了含气率的计算方法。模型预测值与实验测量值的误差在10%以内,说明本文的模型能较好的预测实验条件下的CHF值。