CAP1400蒸汽发生器汽水分离装置研究

汽水分离装置是蒸汽发生器中的主要部件,其性能不仅会影响蒸汽发生器水力循环特性及水位适用性,决定上部尺寸大小,而且会影响汽轮机的正常运行。对CAP1400核电厂蒸汽发生器汽水分离装置进行了不同蒸汽负荷、饱和水量及高水位和正常水位等试验工况下的热态性能试验,获得了SP3型初级分离器与P3X型干燥器组合随蒸汽负荷、饱和水量、水位变化的分离特性。通过初级分离器和干燥器的阻力测量,分别获得了分离器和干燥器的阻力特性,对CAP1400蒸汽发生器的设计研发起到支撑作用。     

旋叶分离器中液滴运动相变特性分析

为研究AP1000核电站蒸汽发生器中初级旋叶分离器的液滴运动相变特性以及液滴相变对汽水分离性能的影响,通过建立液滴运动相变模型,基于AP1000旋叶分离器三维模型,采用欧拉-拉格朗日方法求解气液两相流动模型,计算得到了不同工况下旋叶分离器的汽水分离效率和压降的变化规律,并分析了液滴相变特性对分离效率的影响,获得了不同初始半径液滴的相变特性。计算结果表明:随着蒸汽流速的增加,分离效率和压降快速增加;压降相同时,半径较小的液滴在运动蒸发过程中半径变化百分比较大,相比半径较大的液滴其运动轨迹容易改变,更易逃逸出分离器,造成考虑相变时的分离效率降低;在正常运行工况下,液滴相变对分离效率的影响可忽略。计算结果可为进一步研究汽水分离装置中的汽水分离性能提供理论依据,并用于指导汽水分离装置的设计。     

两级旋风式汽水分离器的分离性能研究

在研究国内外相关资料的基础上,设计了一种两级旋风分离器结构并针对该结构的分离性能进行了详细的数值模拟研究:依据两级旋风式汽水分离器的结构建立计算分析模型,采用数值模拟分析计算了汽水分离器的分离性能,研究不同入口速度、不同湿度对分离器分离特性的影响,搭建了气-水冷态试验回路对模型进行了验证。分析结果表明数值模拟计算结果与冷态试验结果趋势一致,分离效率计算结果偏差小;设计工况中,分离器总体分离效率优于99.5%;一级分离器适用于粗分离,其分离效率随入口湿度和速度的增大而减小;二级分离器适用于小液滴分离,其分离效率与入口速度呈正相关,与入口湿度呈非线性关系。     

旋叶式汽水分离器的试验研究

用于蒸汽发生器等设备中的旋叶式汽水分离器,是一种轴向进汽的一次分离器。本文介绍了旋叶式汽水分离器的冷态试验,阐述了这种汽水分离器的分离效果及其它工作性能。     

百万千瓦级压水堆核电厂蒸汽发生器汽水分离装置热态验证试验

对百万千瓦级压水堆核电厂蒸汽发生器汽水分离装置水-空气冷态试验确定的最佳结构进行了实际核电厂运行参数条件下的水-蒸汽热态验证试验,与国外先进结构汽水分离装置试验体在热态试验条件下的性能进行了对比.结果表明,在正常运行条件下,研制的汽水分离装置试验体出口蒸汽湿度(上携带)为0.0021%,远小于百万千瓦级压水堆核电厂蒸汽发生器设计规定的0.1%的湿度指标,其在恶劣工作条件下的汽水分离性能仍满足设计要求,并优于国外先进结构汽水分离装置试验体.     

蒸汽发生器全尺寸汽水分离装置模型开发

汽水分离装置是核动力系统蒸汽发生器(SG)重要组成部分。目前针对汽水分离装置的研究包含试验与模拟两种方法,受限于成本和计算资源,现有研究主要是对汽水分离装置中单一旋叶式分离器或波形板干燥器开展。但在SG不同位置处分离器或干燥器入口参数不相同,存在负荷不均问题。为此,本研究基于已有分离器和干燥器分离效率计算模型,对汽水分离装置适当简化,开发SG全尺寸汽水分离装置模型。研究SG中不同位置处分离器和干燥器分离效率分布特性以及干燥器液滴负荷不均情况。计算结果可为SG汽水分离装置设计提供参考,开发的汽水分离模型已植入自主化SG全流域热工水力计算分析程序STAF。     

压水堆蒸汽发生器水滴重力分离的理论研究

压水堆蒸汽发生器水滴重力分离空间是汽水分离装置的重要组成部分,是连接汽水分离器和蒸汽干燥器的纽带。蒸汽发生器的设计,除了要选用分离效率高,结构紧凑的汽水分离器和干燥器外,还要合理选择重力分离空间高度。高度太低,湿分得不到充分的重力分离,将会影响干燥效果;高度太高,将会增加蒸汽发生器和核岛设施的投资。文中对重     

压水堆蒸汽发生器水滴重力分离的理论研究(英文)

压水堆蒸汽发生器水滴重力分离空间是汽水分离装置的重要组成部分,是连接汽水分离器和蒸汽干燥器的纽带。蒸汽发生器的设计,除了要选用分离效率高,结构紧凑的汽水分离器和干燥器外,还要合理选择重力分离空间高度。高度太低,湿分得不到充分的重力分离,将会影响干燥效果;高度太高,将会增加蒸汽发生器和核岛设施的投资。文中对重力分离空间蒸汽携带水滴的过程进行了理论研究,推导出了水滴重力分离高度,水滴的飞升直径和飞升速度的一般表达式,在分析中还考虑了汽液两相间速度的不一致(即滑动比S),并提出了直径-粘度组合项。理论研究得出的结论可为确定蒸汽发生器重力分离空间高度提供依据。     

压水堆核电站立式蒸汽发生器性能的试验研究(英文)

介绍了在高温高压试验台上,对立式蒸汽发生器试验体所进行的传热特性、水循环性能和汽水分离装置性能的试验研究。试验台一回路系统由低合金钢管构成,压力为10.13MPa的一回路水由两台离心式循环水泵驱动进行循环,加热装置可使流量为65t/h的一回路水的温度升高约60℃。试验体可产生的最大蒸汽量为8t/h左右,它的240根不锈钢U形管倒立于管板上。管子尺寸为φ15mm×1.5mm,试验体总高度为5.789m。传热特性试验得出:在进行蒸汽发生器的传热计算时,可以忽略预热段的存在,把整个传热面都作为蒸发传热面来计算。这样,虽然不能精确地反映出传热系数和传热温差的大小,但二者的乘积设计值略小于试验值。传热系数与传热温差对传热面积综合影响的净结果使传热面积稍大于试验值。汽水分离器采用旋叶式分离器,干燥器是单圈立式波形板分离器。试验表明:汽水分离器和干燥器的分离效果良好,出口湿度远低于湿度指标(0.25％)。     

西德压水堆核电站的蒸汽发生器

本文介绍了西德电站联盟(KWU)蒸汽发生器的主要特点,即从结构设计上来改善热工水力特性;对高效率紧凑式汽水分离器进行的设计和试验;用因科洛依800作传热管材料与低磷酸盐水化学处理相匹配得到良好的运行效果。本文还对结构型式和运行检查等方面作了介绍。     

蒸汽发生器一级汽水分离器内流场数值模拟

以压水堆核电厂蒸汽发生器一级汽水分离器为研究对象，采用基于计算流体动力学（CFD）的计算软件ANSYS Fluent对湿蒸汽进入汽水分离器后的流场特性和汽水分离性能进行模拟，在模拟过程中采用了欧拉多相流模型和k-ε Realizable湍流模型相结合的计算模型。对工质流经汽水分离器的模拟结果表明，在汽相与液相经由汽水分离器流至各自出口时，出现明显的分层现象。对比不同切向出口和不同液滴粒径下的模拟结果表明，出口面积越大，汽水分离器对液滴的分离效果越好；在0.01~0.10 mm的粒径范围内，液滴粒径越大，分离效果越好。对不同负荷条件下汽水分离器分离效率的模拟结果表明，分离效率随机组负荷升高略有降低。      

新型蒸汽发生器综合性能实验研究

由于蒸汽发生器中流动及传热的复杂性,目前华龙一号ZH-65型蒸汽发生器不能完全通过理论计算进行设计,其性能是否满足设计要求必须通过开展相应的实验予以确认。本文利用中国核动力研究设计院的蒸汽发生器综合实验装置对新型蒸汽发生器开展综合性能实验研究,以验证ZH-65型蒸汽发生器二次侧自然循环性能和总体性能。通过稳态实验研究,获得了蒸汽发生器不同功率负荷下二次侧出口蒸汽压力、蒸汽产量、出口蒸汽湿度、循环倍率、给水组件阻力、汽水分离器压降等关键热工参数,全面验证了蒸汽发生器静态工作特性。本文还对蒸汽发生器瞬态工作特性进行了深入研究,获得了蒸汽发生器阶跃条件下的运行特性,获得的实验数据表明,华龙一号ZH-65型蒸汽发生器完全满足设计要求。     

蒸汽发生器汽水分离器负荷不均匀性分析

应用三维稳态热工水力软件GENEPI,对CPR1000蒸汽发生器管束区及汽水分离器区域进行热工水力分析,得到了管束区和汽水分离器入口的热工水力参数分布。结果表明,汽水分离器区域的负荷不均匀性明显,中间及热侧的汽水分离器承受的负荷较高,分析数据为汽水分离器及干燥器湿度分析提供输入数据和设计依据。对比了不同汽水分离器局部阻力系数下的结果,表明汽水分离器局部阻力系数对其负荷不均匀性有一定的影响,系数越大,流量越均匀。     

小型简化沸水堆取消汽水分离器方案可行性研究

结合小型简化沸水堆SSBWR－200的设计方案，对小型沸水堆取消汽水分离器方案的可行性进行了较为详细的分析。通过对干燥器性能和汽水自然分离现象的研究发现，仅依靠自然分离和干燥器，便可以将蒸汽湿度降低至1wt%。     

秦山核电厂蒸汽发生器汽水分离装置的研制

本文介绍了为秦山核电厂蒸汽发生器汽水分离装置所进行的空气-水冷态选型试验和蒸汽-水热态考核试验及该汽水分离装置的结构。综合性能试验表明干燥后的蒸汽湿度远低于0.25％的规定值。     

立式蒸汽发生器汽水分离装置的试验研究

本文介绍了立式蒸汽发生器汽水分离装置所进行的空气-水冷态选型试验。着重介绍了在高温高压水试验台上进行的立式蒸汽发生器汽水分离装置的热态考核试验。综合性能试验表明,经干燥后的蒸汽湿度远低于0.25%的规定值。     

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。     

液滴模型在波形板汽水分离器中的应用

基于液滴运动的物理描述和机理研究,根据液滴在蒸汽流场中的受力及液滴的物性,对液滴的物理状态进行了描述,将单液滴的三维运动模型应用于波形板汽水分离器,对波形板内部蒸汽流场进行了数值模拟,结合单液滴模型程序计算了液滴在波形板内部蒸汽流场中的运动。探讨了液滴在波形板汽水分离器中的分离。     

波形板汽水分离器性能数值研究

采用涡量-流函数法对波形板内的流场进行了数值模拟。采用单颗粒动力学模型,即SPD模型,对波形板内水滴的运动轨迹进行了数值研究,并对波形板分离器的分离效率进行了计算,将计算结果与试验结果进行了比较,讨论了波形板汽水分离器的结构参数对工作性能的影响。研究结果表明,对波形板进行板型设计时,偏折角不宜大于45°;波形板分离器进口湿度较小时可以优先选用无疏水槽的波形板分离元件,如果湿度较大,则要优先选用有疏水槽的分离元件。     

蒸汽流速对旋叶式汽水分离器分离性能影响的数值模拟

基于两流体模型和雷诺应力湍流模型,在不同的入口流速条件下,对旋叶式汽水分离器的分离过程进行了数值模拟,分析了蒸汽流速对不同直径液滴分离过程以及壁面附近液膜或高液滴浓度弥散层的影响规律。研究表明,蒸汽流速对分离性能的影响与液滴直径有关,当液滴直径处于某一区域时,蒸汽流速对分离性能的影响较明显,蒸汽流速越大,分离性能越好;当蒸汽流速较低时,在分离筒壁面出现液相流体累积。