改进型的直流蒸汽发生器破口建模与仿真研究

为提高目前直流蒸汽发生器集中式模型在破口故障下的计算精度，提出一种改进后的蒸汽发生器混合式模型。在APROS仿真平台中建立了混合式和集中式的蒸汽发生器破口模型，利用LOCA试验数据对两者的准确性进行比较验证。将混合式模型应用至动力转换装置的汽水回路中，研究不同位置及大小的破口后系统主要参数的动态特性。结果表明，混合式模型将破口初期一次侧压力和泄露流量的计算误差分别从13.7%和35.8%降低到了1.2%和3%。在动力系统中，当蒸汽发生器发生破口后，二次侧出口蒸汽温度和干度降低，压力增大，汽轮机的功率和转速增加。破裂位置发生在蒸汽发生器进口位置时，蒸汽发生器出口热力参数变化幅度较小；破裂位置发生蒸汽发生器二次侧出口位置，造成蒸汽发生器出口参数大幅降低。该改进后的模型和仿真结果将为直流蒸汽发生器的设计及运行提供参考。     

滑动轴承热效应分析及流场等效温度的合理确定

建立滑动轴承热效应耦合分析模型,将质量方程、动量方程、能量方程与物性方程耦合起来求解,分析轴承腔内润滑油温度分布特性.分析结果表明:轴承出口油温近似等于承压区平均温度,流场内最高温度出现在最小间隙附近,并随着转速的上升和偏心率的下降逐渐向下游偏移;润滑油焓升随转速和偏心率的增加而成平方地增长;以轴承出口油温选取物性参数求出的计算结果与耦合模型之间的偏差较小,而以进出口润滑油平均温度选取物性参数的传统方法过多地考虑了非承载区的影响,计算结果与耦合模型之间的误差随转速和偏心率的增大而增大.     

蒸汽发生器给水管嘴低周疲劳损伤分析评定研究

给水管嘴是蒸汽发生器关键部件之一,蒸汽发生器运行期间给水过程中的运行瞬态使得给水管嘴承受着复杂的疲劳载荷作用。利用有限元法对压水堆蒸汽发生器给水管嘴在典型运行循环下的累积损伤系数进行了计算,在不考虑热分层现象的情况下,分析了相关因素对给水管嘴疲劳寿命的影响。     

向火侧氧化膜对T22钢管壁温度的影响

利用有限元方法和Larson-Miller公式,通过参数化建模,建立向火侧氧化膜的T22高温炉管几何模型,研究向火侧氧化膜对T22钢的温度影响。计算结果表明,向火侧氧化膜的生长速率大于蒸汽侧氧化膜生长速率,对蒸汽侧氧化膜生长和炉管内壁温度影响不大;但是向火侧氧化膜的产生会提高炉管平均温度和炉管外壁温度,增加热应力和蠕变应力,对炉管寿命的影响不可忽视。     

基于ANSYS的蒸汽发生器机械堵管接触分析

为了分析蒸汽发生器传热管维修时机械堵管过程中的堵头材料受力与形变,研究堵头滑块滑动距离对套筒与传热管的径向膨胀及接触压力的影响,验证堵头结构参数设计的合理性,借助有限元软件ANSYS接触分析工具,模拟实际堵管过程中堵头滑块、堵头套筒与传热管及管板的接触情形,得到接触区域的径向位移与接触压力随时间变化图像。经仿真分析,证明堵头结构及堵管工艺设计合理,接触分析为堵管物理实验的开展与我国蒸汽发生器传热管堵管技术的开发奠定了基础。     

CEFR保护系统蒸汽发生器给水保护参数的研究

为了解决中国实验快堆在运行中遇到的由于蒸汽发生器给水流量或者压力波动导致反应堆误停堆的问题,本文通过建模、数学计算、实际数据分析比较等方法,对中国实验快堆保护系统在不同工况下蒸汽发生器给水保护的功能进行分析研究。在正常运行工况下,分析蒸汽发生器给水流量和压力的变化;在事故工况下,分析反应堆和蒸汽发生器的温度变化。结果显示,在工况变化时,保护系统的蒸汽发生器给水流量和压力保护参数比较容易发生波动而引起误停堆,在低功率时,即使蒸汽发生器给水保护失效也不会影响反应堆的安全,此时这两个保护参数可以加以运行旁通,保证了堆的可靠性,也不影响堆的安全,同时也为示范快堆保护参数选取提供参考。     

蒸汽发生器传热管导热系数的测量研究

蒸汽发生器传热管的导热系数是热工分析的重要输入参数之一,该导热系数很难通过理论计算或常规的试验装置直接获得。运用一维稳态导热的原理,针对传热管导热系数的测量,设计了一种圆管法导热系数测量装置。误差分析表明,该测量装置的精度控制在0.5%以内,满足工程的要求。利用该测量装置对4种蒸汽发生器用管进行测试,形成每种传热管导热系数随温度变化的拟合公式,通过该公式可求得每种合金管在使用温度范围的任意温度点的导热系数,为蒸汽发生器传热计算提供可靠的参数。     

往复式压缩机无级气量调节工况的CFD仿真研究

针对往复式压缩机进行气量调节时内部瞬时流场复杂多变的问题,对压缩机变负荷工况下的气缸内气体动态压力、平均温度、质量,气阀阀片的运动规律及气阀流域气流速度变化进行了研究。对吸气阀关闭角度与负荷值之间的关系进行了归纳;基于计算流体动力学(CFD),根据往复式压缩机工作参数设定求解参数和流体物性参数,提出了一种对其在无级气量调节工况下的内部流场进行瞬态数值仿真的方法。研究结果表明:压缩机变负荷时,气缸压力实验和仿真数据在各阶段的最大相对误差不超过10%,验证了模型的准确性;随着吸气阀关闭滞后,压缩机负荷下降的变化率增加;当负荷降低,回流阶段内的气流平均速度增大,其最大值高于吸气阶段最大值,缸内气体平均温度略有上升。     

垂直管内R113降膜蒸发传热试验研究

为研究降膜蒸发换热特性,在进口质量流量为0.0121~0.0225 kg/s,热通量为1.02~3.35k W/m2的试验参数范围,对R113在垂直管内的降膜流动蒸发传热特性进行了试验研究。结果表明:出口蒸汽质量流量与热通量密切相关,随着热通量的增加,出口蒸汽质量流量逐渐增加;换热系数随着进口质量流量的增加呈现先增加而后减小的变化规律,增加进口质量流量在一定范围内能增强换热;在较小进口质量流量下,增大热通量不利于换热,在较大进口质量流量下,传热系数随着热通量增加先增后减,存在某个临界值使得降膜蒸发换热效果最好。     

高功率模式下给水控制系统控制策略研究

本文对高功率模式下给水控制系统控制策略研究进行论述。目的在于广泛深入地了解与分析核电厂在正常运行期间,在外负荷,给水扰动,核功率扰动情况下,蒸汽发生器的液位与给水的变化规律,进而根据调节性能确定调节参数的变化范围,为电厂现场调试与安全分析报告提供依据和支持性材料。     

两种吸收-喷射复合制冷循环的对比研究

比较了两种可利用低品位热能的吸收-喷射复合制冷循环的性能。在循环1中,冷凝器出口的部分饱和液态制冷剂被冷剂泵加压到与发生温度对应的饱和压力,继而在一个沸腾器里面被加热成饱和高压蒸气,这股高压制冷剂蒸气将预器出口的过热蒸汽引射到冷凝压力;在循环2中,发生器出口的部分高压制冷剂蒸气,将蒸发器出口的蒸气引射到吸收压力。对于采用氨-硫氰酸钠工质对的两种循环,模拟研究表明前者的性能系数比后者高15%以上,且增幅随着蒸发温度以及发生温度的降低愈显著。     

直流过热刺刀管式蒸汽发生器设计分析

采用直流过热刺刀管式蒸汽发生器作为自然循环池式铅铋快堆的主蒸汽发生器。刺刀管式蒸汽发生器传热管由内外两根管同心组成，使得环形通道内工质与内管工质及壳侧工质同时换热，造成设计困难。提出了刺刀管式蒸汽发生器离散式设计方法，,并利用该方法设计了热功率为37.5 MW的直流过热式刺刀管式蒸汽发生器。从换热管数量、环形通道尺寸、内管保温层的导热系数三个方面对刺刀管式蒸汽发生器进行了设计分析，同时采用JF因子对蒸汽发生器的综合性能进行评价。研究表明，当换热管数量由244根增加到550根，一次侧流阻由40 kPa下降至5 kPa,JF因子增加0.4,蒸汽发生器性能提升；环形通道宽度增加0.5 mm,换热段长度增加10%左右，总传热系数和JF因子分别下降13%和14%,蒸汽发生器性能下降；内管保温层导热系数与换热段长度成线性关系，保温导热系数增加，蒸汽发生器的综合性能下降。因此，刺刀管式蒸汽发生器设计宜采用较多的换热管数量、导热系数较小的内管保层材料，同时选择合适的环形通道尺寸，获得最佳的JF因子值。     

负压输送中真空发生器真空度特性分析

真空发生器在气动行业应用于真空输送过程中,可以快速地产生负压,实现短距离负压输送.结合真空发生器在现代工业上的应用,通过数值模拟的方法,探讨真空度特性与进气压力的关系、出口背压对最大真空度的影响、进气压力对抽气速率的影响及出口背压对抽气速率的影响以及对真空度产生的影响.在一定范围内,真空度随着进气压力的增大而增大;随着背压的增大而下降;随着抽气速率的降低而增加.     

汽轮机低压级内的气动特性研究

利用流体动力学数值计算软件CFX对汽轮机低压末三级叶栅内三维粘性蒸汽流场进行了数值计算,给出了各汽流参数在叶栅通道子午面以及沿不同叶高截面的分布规律。结果表明,在叶栅通道子午面上,汽流静压沿两个方向变化。一个是汽流压力沿轴向越来越小,另一个是汽流静压沿径向的逐渐增大;出口根部温度最低,出口边沿径向高度温度增大;随着叶高的增加,压力基本上没有变化,马赫数和速度在缓慢增加。     

不同燃油温度下柴油机喷嘴空穴流动特性试验研究

作为喷射系统的终端,喷油器内部的空穴流动对燃油雾化具有重要影响。采用比例放大透明喷嘴,研究不同燃油温度对喷嘴内空穴流动及其对近场喷雾的影响。引入无单位参数空穴数表征喷油器内燃油空化程度,研究发现燃油温度升高,其空穴初生时的压力减小,同一空穴数下,空穴程度更强烈。同时,试验观察到喷嘴内空穴区域的不对称性,喷孔管壁下壁面的空穴分布远大于上壁面的空穴分布;发生超空穴之后,随着空穴数的增加,试验结果中喷嘴内部的空穴流动变化不太明显,但仿真结果中看出喷孔出口流速减小。相同燃油温度下,随着空穴数增加,体积流量增加,流量系数减小,空穴相对面积增加,近场喷雾锥角增大;相同空穴数下,燃油温度增加使体积流量和流量系数都增加,空穴相对面积逐渐增大,近场雾化效果更好。     

N18锆合金单轴拉伸行为研究

在室温～700℃温度范围内对N18锆合金板材进行恒应变速率的单轴拉伸试验。结果表明,合金的屈服强度、抗拉强度、弹性模量、强化系数、最大均匀塑性变形量和应变强化速率均随温度的上升而逐渐下降;断面收缩率和颈缩变形量随温度的升高而不断增加;在300℃～500℃温度范围内,伸长率出现最小值,强化指数出现最大值,强度和应变强化速率呈现一定的变缓趋势,这些现象表明,合金材料在温度影响条件下出现动态应变时效现象;此外,不同加载方向(即横向和轧向)对合金拉伸力学行为产生不同的影响。     

柴油机中冷器的结构与设计研究

在内燃机车当中,柴油机中冷器的功能是使柴油机在运行时增压状态下的空气温度得以降低,同时使空气的密度增加,进而增加柴油机的循环进气量。在热负荷增加的情况下,中冷器可以有效提高柴油机的运行功率,实现资源的合理利用,减少有害气体的排放量。通过对柴油机中冷器的优化设计,可以使设备的优势得到更为充分地发挥,促进柴油机性能的优化与提升。     

基于锅炉过热器出口壁温分析的氧化层脱落在线监测

随着机组参数的提高,氧化层脱落导致超(超)临界机组超温爆管的问题日趋频繁,如何在氧化层脱落时进行提前预警对机组的安全运行具有重要意义。本文通过CFD仿真分析,分别模拟了在不同堵管程度下,同屏管内各个管道的流量分布规律,并分析了在氧化层脱落导致不同程度管道流量减小后锅炉出口壁温的变化规律。在此基础上提出基于壁温变化的氧化层脱落在线监控方法;并应用于某电厂的爆管事故前壁温的变化分析。结果表明,单纯的氧化层脱落堵管会明显影响出口温度的变化,本文提出的监测方法可有效监控氧化层脱落堵管事故。     

传热管排列方式对蒸汽发生器换热效果的影响分析

基于AP1000蒸汽发生器实际模型参数,建立了三角形排列方式模型、等参数正方形排列方式模型以及等流量正方形排列方式模型,并对3种计算模型进行了Fluent数值模拟研究,分别得到其各流场的温度、体积含气率和质量含气率等参数的分布情况。进行对比分析发现,三角形排列方式模型的二次侧出口质量含气率为26. 3%,与实际运行结果符合良好,且略高于等流量正方形排列方式模型24. 6%的二次侧出口质量含气率,明显高于等参数正方形排列方式模型21. 3%的二次侧出口质量含气率。三角形排列方式的换热效果明显优于正方形排列方式。     

恒压控制技术在蒸汽喷射制冷站中的应用

蒸汽喷射技术为近年来新兴的制冷技术,主要利用蒸汽的高速引流形成蒸发器内的真空状态,使冷媒介质水在真空状态下低温蒸发进行降温,达到循环利用的目的。但在使用过程中发现,蒸汽压力不稳造成制冷站运行不稳定,制冷温度不断变化。为改变这一现象,在蒸汽设施中改造安装了压力恒定控制系统,以达到对蒸汽恒压控制的目的,使设备运行更加稳定可靠。