摇摆引起的波动对单相自然循环换热的影响

对摇摆和不摇摆运动下的单相自然循环换热特性进行了实验研究。根据实验数据,分析了摇摆和非摇摆条件下的换热系数,引入加速度影响的雷诺数拟合了适用于摇摆运动下自然循环流动换热计算关系式。结果表明,摇摆引起的流动波动增加了流动换热系数,换热系数随着摇摆振幅和频率的增加而增加;由于管壁蓄热的作用,流动速度和换热系数的变化不同相。新拟合关系式的计算结果和实验结果符合良好。     

自然循环工况下离心泵阻力特性的实验研究与数值模拟

停转后泵的阻力特性对自然循环流量影响明显。为研究低流量自然循环工况下离心泵的阻力特性,设计了实验台架,对离心泵的正向压降、反向压降和损失系数进行了测量,实验雷诺数为2.0×10⁴～1.5×10⁵。实验表明：相同雷诺数下,反向压降明显高于正向压降;雷诺数大于8×10⁴时,损失系数基本保持不变,而低雷诺数下损失系数随雷诺数的降低有增大的趋势;基于实验得到了损失系数的经验关系式。采用CFD方法对离心泵的内部流场进行了模拟,计算表明：CFD方法能较好地预测损失系数,RNG k-ε模型与实验值的相对误差不超过10%;离心泵的压力损失主要集中在叶轮、导叶等结构的交界区域;正向与反向流动的流场分布存在显著区别;低雷诺数下局部流动更加不稳定。     

摇摆对自然循环流动和换热影响的实验研究

针对摇摆条件下单相水自然循环流动和换热特性进行实验研究。实验结果表明,相对于不摇摆工况,摇摆条件下自然循环的流量减小。摇摆的频率和振幅增加时,流量相应减小,换热能力增强。通过实验数据的拟合得出了适用于个别摇摆条件下自然循环流量和换热的经验关系式。     

摇摆对自然循环传热特性影响的实验研究

对摇摆情况下单相自然循环流动的传热特性进行了实验研究.试验结果表明,摇摆运动下,自然循环的换热能力得到了加强,摇摆的频率和振幅增加,换热系数也相应增加.针对摇摆运动下换热系数经验公式的适用性进行了分析,并通过实验数据的拟合得出了适用于摇摆运动下的自然循环换热经验关系式.     

自然循环工况下离心泵阻力特性的实验研究与数值模拟

停转后泵的阻力特性对自然循环流量影响明显。为研究低流量自然循环工况下离心泵的阻力特性,设计了实验台架,对离心泵的正向压降、反向压降和损失系数进行了测量,实验雷诺数为2.0×10~4～1.5×10~5。实验表明:相同雷诺数下,反向压降明显高于正向压降;雷诺数大于8×10~4时,损失系数基本保持不变,而低雷诺数下损失系数随雷诺数的降低有增大的趋势;基于实验得到了损失系数的经验关系式。采用CFD方法对离心泵的内部流场进行了模拟,计算表明:CFD方法能较好地预测损失系数,RNG k-ε模型与实验值的相对误差不超过10%;离心泵的压力损失主要集中在叶轮、导叶等结构的交界区域;正向与反向流动的流场分布存在显著区别;低雷诺数下局部流动更加不稳定。     

自然循环流动阻力系统特性研究

研究了闭式自然循环实验回路单相流动阻力的系统特性。结果表明：在本文的实验参数范围内，以一维充分发展强迫流动关系式为基础的计算结果与实验结果相比有一定的偏离，这与ＲＦＬＡＰ５／ＭＯＤ２程序对ＬＳＴＦ等装置及ＤｏｅｌＰｌａｎｔ的分析结果基本一致。建立了自然循环流动阻力系统特性的归一化分析数学模型对实验数据进行归一化分析，得到了一组新的自然循环系统等效摩擦阻力系数的经验关系式。本文较大地拓宽了该基础研究领域的实验数据范围，从系统的角度确证了自然循环与强制流动存在的差别并分析其机理成因，结论可供先进反应堆的研究和设计参考。     

骨架发热多孔介质内单相水流动传热实验研究

针对骨架发热多孔介质内单相水流动阻力和传热特性开展了实验研究,拟合获得骨架发热多孔介质内热态流动阻力和对流换热关系式。实验参数范围是:雷诺数Re取127～394,表面热流密度12～62 kW/m2。实验结果表明:在本文研究的孔隙有效雷诺数范围内,惯性项阻力系数Rf受流动参数影响;基于骨架发热条件下获得的阻力关系式具有较好的扩展性,可以较好地预测骨架不发热条件下多种几何结构的多孔介质通道内单相水、单相蒸汽流动阻力;随着表面热流密度增大,对流换热系数不断降低;在相同热流密度条件下,随着质量流速的增大,对流换热系数也会随之增大。     

喷射泵对自然循环过渡特性影响分析

分析了喷射泵在压水堆－回路自然循环过渡过程中的作用以及在不同流动条件下的阻力特性。分析结果表明：选择结构合理的喷射泵，可以改善压水堆一回路的过渡特性和自然循环能力；强迫循环条件下；压水堆一回路主循环泵有效压的损失随喷射泵阻力系数的增加而增加；自然循环条件下，喷射泵流动阻力系数影响压水堆一回路过度过程时间及自然循环流量的大小。为了改善压水堆一回路过度特性和提高一回路自然循环能力，可以采用无扩散段形式     

浮升力和流动加速效应对超临界CO_2传热影响研究

在简单自然循环回路内开展了传热实验研究,分析浮升力效应和流动加速效应对自然循环条件下超临界CO_2传热的影响,提出一个适用于自然循环工况的新传热关系式。研究结果表明:上述两种因素中浮升力效应是影响自然循环条件下超临界CO_2传热的主要因素,提出的关系式能较好地预测自然循环条件下CO_2传热特性。     

反应堆失流事故下堆芯自然循环冷却能力的模拟实验研究

为分析不同热工参数对强迫循环向自然循环过渡过程及稳定自然循环阶段传热及流动特性的影响,在内径为6 mm的竖直实验段内开展实验,研究不同入口过冷度、热流密度及初始流量对强迫循环向自然循环过渡过程以及稳定自然循环过程的影响。实验结果表明：入口过冷度及热流密度对自然循环向强迫循环过渡过程及稳定自然循环过程的换热能力有明显影响,而初始流量对该过渡过程及稳定自然循环的换热能力的影响并不显著。     

矩形窄缝通道内单相强迫循环传热特性分析

对冷却剂平均温度恒定运行模式下矩形窄缝通道内的传热特性进行实验及理论分析。结果表明,在层流区,壁面与流体的传热温差随着雷诺数线性增长,而在紊流区,雷诺数变化对传热温差的影响非常小。通过分析传热机理分别解释了上述现象;出、入口流体温差越大,努赛尔数越小,出、入口流体温差影响换热特性的主要原因是改变了粘性底层中热阻所占的比例。     

自然循环临界热流密度实验研究

本文介绍高压自然循环临界热流密度(CHF)实验研究。结果表明,对于稳定流动,自然循环与强迫循环CHF值几乎没有差別;不稳定流动将导致CHF降低。文中还给出了自然循环CHF工况预算模型。     

立式倒U型管蒸汽发生器倒流现象及初步分析

文章涉及中国核动力研究设计院自然循环实验装置单相稳态自然循环实验过程中立式倒U型管蒸汽发生器(UTSG)模拟体一次侧流体的流动特性。实验观察到：1)UTSG模拟体进口腔室压力低于出口腔室压力；2)UTSG模拟体入口腔室温度较热段温度有一陡降。通过对该实验现象的分析可以判定，在单相自然循环工况下，UTSG模拟体中某些传热管内出现了倒流。实验结果表明，倒流的出现使UTSG模拟体自然循环工况下的流动阻力系数较强迫循环工况下的明显增大。      

Evaluation of system codes for analyzing naturally circulating gas loop

Steady-state natural circulation data obtained in a 7 m-tall experimental loop with carbon dioxide and nitrogen are presented in this paper. The loop was originally designed to encompass operating range of a prototype gas-cooled fast reactor passive decay heat removal system, but the results and conclusions are applicable to any natural circulation loop operating in regimes having buoyancy and acceleration parameters within the ranges validated in this loop. Natural circulation steady-state data are compared to numerical predictions by two system analysis codes: GAMMA and RELAP5-3D. GAMMA is a computational tool for predicting various transients which can potentially occur in a gas-cooled reactor. The code has a capability of analyzing multi-dimensional multi-component mixtures and includes models for friction, heat transfer, chemical reaction, and multi-component molecular diffusion. Natural circulation data with two gases show that the loop operates in the deteriorated turbulent heat transfer (DTHT) regime which exhibits substantially reduced heat transfer coefficients compared to the forced turbulent flow. The GAMMA code with an original heat transfer package predicted conservative results in terms of peak wall temperature. However, the estimated peak location did not successfully match the data. Even though GAMMA's original heat transfer package included mixed-convection regime, which is a part of the DTHT regime, the results showed that the original heat transfer package could not reproduce the data with sufficient accuracy. After implementing a recently developed correlation and corresponding heat transfer regime map into GAMMA to cover the whole range of the DTHT regime, we obtained better agreement with the data. RELAP5-3D results are discussed in parallel.     

非能动余热排出系统数学模型研究与运行特性分析

利用某型核动力装置非能动余热排出系统1:10原理性试验的8个稳态工况、6个启动工况的试验数据,验证RELAP5/MOD3.2程序对本类型非能动余热排出系统的适用性。结果表明:垂直管内蒸汽凝结换热系数对两相流自然循环的流动与传热影响大;RELAP5/MOD3.2程序过低估算了垂直管内蒸汽流速对蒸汽凝结换热系数的影响,计算结果与试验结果偏差大。对RELAP5/MOD3.2程序垂直管内的蒸汽凝结换热模型进行修正,修正后的计算结果与试验值基本吻合;采用RELAP5程序对垂直管内两相流自然循环传热进行计算,须选择热前沿跟踪模型。对非能动余热排出系统的稳态与瞬态运行特性进行分析,理论计算与试验结果均表明:稳态工况下,系统可以实现稳定的两相流自然循环,系统排热能力受蒸汽发生器水位的影响大,冷却水入口温度与系统压力的影响相对较小;系统的启动特性良好,可快速地建立环路的自然循环,带走反应堆的衰变热。     

自然循环流动不稳定条件下的传热特性实验研究

为探究流动不稳定性机理,在低压自然循环系统中开展了一系列相关实验,分析了不同流量振荡模式下自然循环的沸腾传热机制及局部传热特性。实验表明：中、低热流密度下出现的较规则的周期性振荡由加热段内流动沸腾诱发,壁面过热度不会随流量振荡而大幅度变化;高热流密度下自然循环系统出现的周期性不规则振荡现象中,流动沸腾类型间的相互转变不是流量波动的唯一原因。大幅度的流量脉动可能在高热流密度下导致沸腾临界的发生,出口壁面出现间歇性干涸,局部传热系数下降的同时伴随壁温的短暂飞跃。随着热流密度的提高,自然循环系统可能出现持续性干涸。     

低压高过冷度下自然循环流动不稳定性实验研究

对具有长直上升段的自然循环系统,开展了流动不稳定性实验研究。同时,详细分析了低压、高入口过冷度条件下典型的流动不稳定现象。实验表明：自然循环系统的结构、流体的热边界条件会影响自然循环的运行特性及流动不稳定性类型。较高入口过冷度下,高热流密度导致系统脱离稳态后,很难重新回到稳定的两相自然循环流动状态。随着热流密度的提高,系统会经历间歇沸腾、复合动态流动不稳定性等状态。依据实验结果得到了高入口过冷度下的不稳定性边界图。在两相振荡期间,自然循环驱动压头和回路阻力的主要影响因素集中在长直上升段和加热段。加热段出口积聚的大量气泡对上、下游流体的强烈挤压作用是流量大幅振荡及逆流的主要原因。