倒U型管蒸汽发生器自然循环回流特性研究

自然循环在核动力工业中有重要的应用。以AP1000自然循环压水反应堆一回路系统的蒸汽发生器为对象,建立自然循环系统蒸汽发生器倒U型管内单相水回流的数学模型,并进行了计算,得出了蒸汽发生器倒U型管内正流和回流流量、正流管管长和回流管管长分布等。研究结果表明,回流能大幅降低自然循环的重位压头、流量和放热量,不利于自然循环。     

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。      

自然循环条件下蒸汽发生器倒U型管流量分配特性研究

以欧洲压水堆热工实验装置（PWR PACTEL）一回路系统蒸汽发生器为研究对象,首先,基于流体一维流动模型的质量、动量和能量守恒方程建立管道进出口压降以及传热与流体流量之间的关系;其次,以遗传算法为基础开发倒U型管蒸汽发生器流量分配计算程序,采用基准实验对程序正确性和可靠性开展验证;最后,利用流量分配程序计算蒸汽发生器倒U型管管组的流量分布情况,研究管高、管长以及一/二次侧换热系数对蒸汽发生器内流量分配的影响。结果表明,所开发流量分配程序计算结果与实验吻合良好;在选定的自然循环工况下,该蒸汽发生器中长管更易发生倒流,且倒流现象呈现分布范围广、单管流量低的特点;倒U型管内正流流速与管长成反比,与管高成正比,倒流流速随着管长的增加保持不变,与管高呈反比关系;传热系数较低时,总流量与传热系数成反比关系,当传热系数高于特定值后部分管内发生倒流,总流量骤降。      

管长对立式倒U型管蒸汽发生器流动不稳定性的影响分析

自然循环条件下,立式倒U型管蒸汽发生器(UTSG)并联倒U型传热管内存在非均匀流动,部分传热管出现倒流。本工作建立一维、稳态条件下传热管内流动换热模型,采用线性微扰理论对倒流的发生机理进行研究,认为倒流是一种典型的Ledinegg流动不稳定性。结果表明,在进口条件一定时,传热管管长与发生流动不稳定性的特征压降呈非线性关系,存在具有最大特征压降的特征管长。     

自然循环工况下蒸汽发生器U型管中倒流特性研究

在自然循环低流量工况下,会有部分U型管内流体处于倒流状态,等效增加蒸汽发生器的阻力系数,使得回路自然循环流量低于不考虑倒流时的理论预测值。本文从一维动量方程出发,分析U型管内流体稳定正向流动的限制条件,在此基础上,结合蒸汽发生器U型管和回路的质量、能量方程,分析自然循环回路内流体处于稳定流动状态时倒流份额的范围,并探讨回路局部阻力系数和U型管数目对倒流份额的影响。结果表明,回路局部阻力系数和U型管数目的减小均有助于减小倒流份额。     

自然循环蒸汽发生器倒U型管内的倒流计算

采用同时表示正流和倒流的全水动力特性曲线分析了自然循环压水堆一回路系统蒸汽发生器倒U型管内发生倒流的机理。针对蒸汽发生器内倒U型管数量巨大问题,提出了一种集总-分布参数模型。该模型用于计算实际自然循环蒸汽发生器倒U型管内的倒流时,具有计算快捷且精度高的优点。利用该模型对自然循环蒸汽发生器并联倒U型管内的正、倒流进行计算,并将计算结果与所有倒U型管逐根进行正、倒流计算的结果进行比较,结果十分接近,验证了本文模型的可靠性。     

自然循环蒸汽发生器并联倒U型管流量分配计算

针对自然循环工况下蒸汽发生器部分倒U型管内存在倒流现象,通过对倒U型管内流动传热特性进行分析,获得了倒流发生的判断依据,从而编制了流量分配计算程序。采用该程序对某型蒸汽发生器并联倒U型管流量分配进行了计算,通过将结果与实验值进行对比分析,对程序可信度进行了验证,并采用该程序对蒸汽发生器并联倒U型管主要热工参数随进出口压降变化情况进行了计算分析。结果表明,倒流现象发生在短管内,倒流的发生使得蒸汽发生器一次侧净流量和单位时间输热呈阶梯下降,对反应堆安全产生较大的影响。     

自然循环蒸汽发生器倒U型管内倒流现象影响因素研究

在某些自然循环工况下,蒸汽发生器部分倒U型管内存在倒流现象。基于一维Oberbeck-Boussinesq方程,建立了蒸汽发生器并联倒U型管内单相水流动传热模型,并以两种尺寸的蒸汽发生器为例进行了计算。计算结果表明,小型蒸汽发生器内短管易发生倒流,大型蒸汽发生器内长管易发生倒流;蒸汽发生器进口水温对倒流现象的发生具有重要的影响。     

自然循环U型管蒸汽发生器管内倒流受管长影响的理论研究

自然循环U型管蒸汽发生器(UTSG)在一次侧处于自然循环工况下其部分U型管可能会出现倒流现象,这对自然循环带来不利影响。本文通过理论分析UTSG的U型管的水动力学曲线,获得U型管内发生流动不稳定时的临界压降与管长的关系,并利用系统分析程序RELAP5进行数值验证,验证结果表明:当管长增加时,临界压降呈先减后增的趋势,即小型的UTSG的最短U型管先出现倒流,而大型的UTSG最长管先出现倒流。所得结论解释了不同的仿真模拟研究得到的倒流管的分布不同的现象,为UTSG管内倒流及其管空间分布的预测提供理论依据。     

自然循环蒸汽发生器倒U型管内倒流特性的无量纲分析

针对自然循环工况下,蒸汽发生器部分倒U型管内存在倒流现象,利用无量纲分析方法建立管内流体控制方程,提出了阻力数和传热数等无量纲准则,并对蒸汽发生器倒U型管倒流的影响因素进行分析。结果表明,阻力数对倒流发生的无量纲进出口压降和流速有较大的影响;传热数对倒流发生的无量纲进出口压降有较大的影响,而对流速影响较小。     

中国核动力研究设计院青年基金资助

采用近似方法从理论上导出了一种立式U型管自然循环蒸汽发生器换热面积的近似理论公式,并将其计算结果与实际的立式U型管自然循环蒸汽发生器换面积进行了,其绝对误差在8％以下。     

蒸汽发生器螺旋式传热管动态特性简化解析分析

本文建立了螺旋管结构动力分析的简化模型，给出了该简化模型的固有动态特性解的半解析数值实现方法。算例表明，该建模是合理的，该数值方法精度良好、占用机时少于有限单元法。计算结果与试验结果符合较好。     

螺旋管蒸汽发生器流体弹性不稳定性简化分析

利用平面圆环模拟螺旋管结构，采用平面圆环动态固有特性解析结果，结合流体力概念，提出一种螺旋管蒸汽发生器失稳临界流速的简化解析分析方法。采用该方法对２０ＭＷ模型堆和２００ＭＷ模型堆进行了流体弹性不稳定性分析，并与采用直管流弹不稳公式的计算结果进行了比较。试验结果验证了本文方法的可靠性。     

蒸汽发生器管子—管板接头设计的计算方法

本文主要介绍液压胀接管子-管板接头设计的一种理论计算方法。该方法是:将接头的整个胀接过程分为四个阶段,以此为数学模形,用弹性理论和塑性理论分阶段对管子或管子和管板的应力、应变和位移进行分析,从而估算胀管压力、变形、残余应力和拔脱力等。该方法可用于设计蒸汽发生器和钢制管壳式换热器。文中指出,对核蒸汽发生器的管子-管板接头来说,采取液压胀后再局部滚胀比只进行液压胀更好。     

立式蒸汽发生器中蒸汽干燥器的研究与进展

对国内用作立式蒸汽发生器中蒸汽干燥器的同心分圈立式波形板分离器、锥形离心分离器和带钩波形板分离器在结构型式、试验状况和试验结论等方面的进展作了介绍。指出带钩波形板分离器是立式蒸汽发生器用蒸汽干燥器中较好的一种结构型式。对蒸汽干燥器在试验研究、疏水结构和阻力等方面提出了几点看法。     

蒸汽发生器管束区泥渣沉积特性研究

泥渣颗粒在蒸汽发生器(SG)管束区的沉积是传热管发生腐蚀的主要原因。本文通过数值模拟来研究泥渣颗粒在SG管束区的沉积特性以及不同粒径的泥渣颗粒在管束区不同位置的沉积特性。研究表明:低流速和回流是泥渣颗粒在管束区滞留的主要原因;当颗粒粒径较大时,泥渣颗粒在底板、流量分配板和支撑板上的沉积较为分散;随着粒径的减小,泥渣颗粒在底板上向中心处沉积,在流量分配板上向筒体处沉积,在支撑板上向中心处沉积。     

AP1000多根蒸汽发生器传热管破裂分析

利用RELAP5/MOD3程序对AP1000多根蒸汽发生器传热管破裂事故进行了分析。基于最佳估算方法,分析了1~5根蒸汽发生器传热管破裂的工况。分析结果表明:在大气释放阀可用的情况下,主蒸汽安全阀(MSSV)始终保持关闭状态,从而不会旁通安全壳。每个工况的堆芯补水箱水位均未出现下降,不会产生自动卸压信号。即使假设MSSV卡开,堆芯也从未出现裸露,仍保持可冷却状态。     

盘管直流蒸汽发生器两相段计算模型

文章构造盘管直流蒸汽发生器（SG）两相段计算模型。采用四方程漂移流模型，对盘管直流SG的两相段传热进行进一步划分。选用适当的结构关系式和传热关系式，用数值方法进行了盘管SG的稳态分析。     

蒸汽发生器传热管弯管区最小间隙分析

在蒸汽发生器传热管的制造、穿管等环节中,有可能出现传热管弯管区局部区域的变形,导致传热管弯管区间隙过小甚至接触。依据传热管的设计原则,以CPR1000蒸汽发生器(55/19B型)传热管弯管区为例,通过流致振动分析、磨损分析、蒸干评估以及应力分析,对传热管弯管区间隙进行分析及评估。分析结果表明,传热管弯管区最小间隙应大于其湍流振幅,以避免弯管区发生不可接受的流致振动、磨损、蒸干等问题,设计过程中须考虑足够的安全裕量。