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。      

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。     

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     

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。     

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。     

双钩波形板汽水分离器疏水钩优化研究

为提高双钩波形板汽水分离器的分离性能，采用计算流体力学方法建立波形板内的两相流动模型，并对不同结构疏水钩的波形板汽水分离器进行研究。通过数值计算得到了波形板内的速度云图和液滴运动轨迹，并分析了不同进口速度下疏水钩结构对压降和分离效率的影响。结果表明：大部分液滴在前两级通道被分离，进口速度为0.922 m/s时其质量份额可超过50%；疏水钩通过影响流场的局部流速和湍流强度进而影响压降和分离效率，疏水钩对液滴的直接拦截作用有利于提高分离效率。综合考虑分离效率和压力损失获得了综合性能良好的双钩波形板汽水分离器结构型式。     

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。     

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%。     

蒸汽发生器的旋叶分离器性能研究

通过对旋叶式汽水分离器（简称旋叶分离器）内部的汽水分离过程进行分析，建立了旋叶分离器的分离性能模型，为今后旋叶分离器在不同工况下的分离性能进行预估计算提供计算方法，同时根据旋叶分离器冷态模拟实验结果分析，找出了影响旋叶分离器性能的主要原因，并整理出阻力计算的经验关系式。     

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％)。     

蒸汽发生器一级汽-水分离器性能数值研究

采用计算流体力学(CFD)方法,应用欧拉双流体模型对核电厂蒸汽发生器(SG)一级汽-水分离器性能进行模拟.研究循环倍率、叶片升角和叶片轴向位置等因素对压降、分离效率和蒸汽湿度的影响规律.计算结果表明:对所计算的叶片,压降随着叶片升角的增加逐渐减小;叶片升角在30°时,分离效率最好且出口蒸汽湿度最小,存在一个最佳的叶片轴向位置.     

西德蒸汽发生器的汽水分离器

一、研究概况西德 KWU 为研究 U 型管蒸汽发生器两相流分离系统的特性进行了专门的试验,并根据试验结果分析了不同水位、不同汽水流量以及压力变化对分离器的压降、蒸汽湿度和疏水含汽量的影响。分离器和干燥器的综合性能与至今获得的运行经验表明,其分离系统完全能保证蒸汽发生器出口蒸汽湿度低于0.25%的规定值。目前裝设在 KWU 标准蒸汽发生器内的分离系统是大量试验的结果。研制汽水分离器之初,KWU 即确立了两个目标:①研制的分离系统必须保证在各种运行工况下     

压水堆蒸汽发生器一、二次侧稳态流场耦合分析

蒸汽发生器（SG）在运行过程中主要面临流致振动所导致的传热管破裂事故,而流致振动分析需以SG内的三维两相流场作为输入条件。采用多孔介质模型,对SG二次侧流场进行求解,同时耦合一、二次侧换热,获得SG二次侧速度场、温度场、压力场及流动含气率分布,并获得传热管一维的一、二次侧流体温度和换热系数及传热管温度分布。由于一次侧向二次侧释热极不均匀,SG内流场分布及汽水分离器内的含气率分布极不均匀;汽水分离器内的最大、最小含气率分别为0.62和0.05,该参数可为汽水分离器负载设计提供依据。通过计算还获得弯管区速度分布,该分布可为传热管的流致振动磨损评估提供输入条件。     

波形板汽水分离器的实验研究

实验测量了三种不同结构型式波形板汽水分离器的流动阻力、分离效率,观测了水膜流动状态。实验结果表明:各种型式的波纹板汽水分离器都存在一最佳板间距,圆弧形波纹板汽水分离器有良好的性能。     

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。     

蒸汽发生器干燥器CFD模拟分析

为了研究蒸汽发生器干燥器的负荷分布特性,采用计算流体动力学(CFD)软件ANSYS CFX12.1,对CPR1000蒸汽发生器干燥器进行单相流场分析,得到其流场分布,对干燥器的负荷不均匀性及分离性能进行了评估分析。此外,通过与无均汽网模型的计算结果进行对比,分析均汽网对于干燥器负荷分布及分离性能的重要性,并提出了均汽网设计的改进方法。     

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。     

波形板壁面液膜的神经网络及混沌特性分析

波形板干燥器是船用核动力系统中重要的汽水分离设备,其壁面上自由下降液膜的流动特性对干燥器的汽水分离效率及船用核动力装置的安全性指标有着较大的影响。基于平面激光诱导荧光技术（PLIF）对不同雷诺数下的壁面薄层液膜厚度进行测量。通过小数据量法计算不同工况下的液膜厚度时间序列的最大Lyapunov指数,分析壁面液膜的混沌特性并进行相空间重构。利用反向传播（BP）神经网络解决非线性问题的优势对液膜厚度进行预测,完成了单隐层BP神经网络预测模型的建立并实现了自由液膜厚度的非线性特征分析。结果显示:最大Lyapunov指数与液膜雷诺数呈正相关关系;在大雷诺数区生成的孤立峰同重力及液膜间的叠加作用相互耦合,使液膜混沌特性变得更加明显。      

波形板汽水分离器的机理研究

在计算波形板内流场的基础上,对波形板内液粒的运动轨迹和分离效率进行了数值计算,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。