一次扰动下直流蒸汽发生器动态换热性能仿真

考虑了缺液区的存在,将直流蒸汽发生器的二次侧相变过程划分为五个传热区域,采用分布参数法建立一维均相流模型,针对一次侧冷却剂入口条件变化的工况进行仿真,分析直流蒸汽发生器内的蒸干现象和一、二次侧参数的动态响应特性。仿真结果表明,当一次侧冷却剂的入口焓值下降5%时,出口蒸汽无法达到过热,预热段和核态沸腾段长度大幅增加,蒸干点后移9.14 m;一次侧入口流量下降,出口蒸汽过热度降低,蒸干位置最大后移约2.42 m。     

基于传热分区的直流蒸汽发生器换热性能仿真

针对直流蒸汽发生器二次侧复杂的流动与换热过程, 为准确研究其内热力参数空间分布规律, 将其分为预热段、过冷沸腾段、饱和核态沸腾段、强制对流蒸发段、缺液段、过热段, 基于分布参数法建立了直流蒸汽发生器一维均相流数学模型, 并自主开发了可实现自动分段计算的直流蒸汽发生器MATLAB仿真程序。仿真结果表明, 基于传热分区的模型能准确预测不同工况下壁温飞升的幅度、位置及各传热区域传热管的长度, 得到直流蒸汽发生器工作恶劣区域。所得结果可为预防直流蒸汽发生器超温爆管等事故提供理论支持。     

预加氢产物蒸汽发生器换热管开裂原因分析

针对某项目中使用S32168不锈钢换热管发生开裂现象,利用扫描电子显微镜(SEM)、能谱分析仪(EDS)等技术手段,对开裂的换热管进行了金相组织、元素成分、显微硬度等的分析。经过综合分析：设备高温蒸汽作用下振动造成近管板侧发生变形,产生拉应力,并在S离子、O离子介质作用下,由微小孔蚀裂纹扩展形成H₂S应力腐蚀开裂,最终形成穿透裂纹。同时给出了换热器设计制造方面建议。     

急冷油稀释蒸汽发生器换热管服役状态研究

某急冷油稀释蒸汽发生器发生泄漏,为查找该设备泄漏原因,现对其中的换热管开展服役状态评估。利用分析检测设备对换热管材质的化学成分、显微结构、金相组织、显微硬度等项目进行研究,此外还分析检测了蒸汽凝液、垢物组分及换热管渗透情况。结果表明:未发现换热管有穿透性失效,所发生的腐蚀减薄失效主要是由于壳程中工艺水作用而引起的。     

基于流固耦合的蒸汽发生器换热管结构应力分析

以核电站蒸汽发生器为研究对象,采用两流体模型描述二次侧汽液两相流动及沸腾换热,利用CFX对一、二次侧流体与换热管及支撑板的耦合流动换热进行三维数值模拟,在此基础上提取一、二次侧流体压力载荷,在Workbench平台中实现载荷向结构模型的传递,计算换热管结构应力。流固耦合计算结果表明:支撑板位置处二次侧流体流速迅速增大又快速减小,并且流体湍流耗散急剧增大造成二次侧流体压力损失增大;换热管压力应力取决于一、二次侧流体压差,整体平均压力应力约为58MPa,与实际测量参数相符。     

基于流固耦合的蒸汽发生器换热管结构应力分析

以核电站蒸汽发生器为研究对象,采用两流体模型描述二次侧汽液两相流动及沸腾换热,利用CFX对一、二次侧流体与换热管及支撑板的耦合流动换热进行三维数值模拟,在此基础上提取一、二次侧流体压力载荷,在Workbench平台中实现载荷向结构模型的传递,计算换热管结构应力。流固耦合计算结果表明：支撑板位置处二次侧流体流速迅速增大又快速减小,并且流体湍流耗散急剧增大造成二次侧流体压力损失增大;换热管压力应力取决于一、二次侧流体压差,整体平均压力应力约为58 MPa,与实际测量参数相符。     

直流蒸汽发生器蒸干及蒸干后传热数值分析

准确预测直流蒸汽发生器流动沸腾及蒸干对其设计、安全可靠运行极其重要。通过对BW公司直流蒸汽发生器进行合理简化,引入两流体三流场数学模型及壁面热通量分区模型,分别进行基于常热通量和耦合传热的蒸汽发生器流动沸腾数值模拟。结果表明:蒸干发生时传热性能急剧下降,常热通量边界下壁温升高的幅度相当大(约300K·m~(-1)),而耦合传热边界下壁温飞升幅度约为25K·m~(-1),与实际情形相一致;两种热边界中预热区会发生过冷沸腾,壁面处传热由液相对流换热、淬火换热和蒸发换热3部分构成,核态沸腾区蒸发换热为主要换热方式,同时伴随着液相对流换热和淬火换热,蒸干发生时淬火换热和蒸发换热全部降到0,在蒸干后传热区域换热方式为气相对流换热。     

直流蒸汽发生器蒸干及蒸干后传热数值分析

准确预测直流蒸汽发生器流动沸腾及蒸干对其设计、安全可靠运行极其重要。通过对B&W公司直流蒸汽发生器进行合理简化,引入两流体三流场数学模型及壁面热通量分区模型,分别进行基于常热通量和耦合传热的蒸汽发生器流动沸腾数值模拟。结果表明：蒸干发生时传热性能急剧下降,常热通量边界下壁温升高的幅度相当大（约300 K·m^-1）,而耦合传热边界下壁温飞升幅度约为25 K·m^-1,与实际情形相一致;两种热边界中预热区会发生过冷沸腾,壁面处传热由液相对流换热、淬火换热和蒸发换热3部分构成,核态沸腾区蒸发换热为主要换热方式,同时伴随着液相对流换热和淬火换热,蒸干发生时淬火换热和蒸发换热全部降到0,在蒸干后传热区域换热方式为气相对流换热。     

直管式直流蒸汽发生器不同运行参数下两相流压降预测

将BW公司的直流蒸汽发生器进行简化,采用常热流边界条件进行不同运行参数下直流蒸汽发生器二次侧流动与换热过程数值模拟,并与经典摩擦压降经验关联式进行对比。结果表明:Martinelli-Nelson关联式更适用于预测蒸干发生时两相流的摩擦压降;摩擦压降随质量含汽率增加整体呈现上升趋势,蒸干发生时摩擦压降的变化率明显增大;管内气液两相流摩擦压降随质量流量和热通量增加而增大,随运行压力增大而减小。其中质量流量、运行压力对摩擦压降的影响较明显,热通量对其影响较小。     

直管式直流蒸汽发生器不同运行参数下两相流压降预测

将B&W公司的直流蒸汽发生器进行简化,采用常热流边界条件进行不同运行参数下直流蒸汽发生器二次侧流动与换热过程数值模拟,并与经典摩擦压降经验关联式进行对比。结果表明：Martinelli-Nelson关联式更适用于预测蒸干发生时两相流的摩擦压降;摩擦压降随质量含汽率增加整体呈现上升趋势,蒸干发生时摩擦压降的变化率明显增大;管内气液两相流摩擦压降随质量流量和热通量增加而增大,随运行压力增大而减小。其中质量流量、运行压力对摩擦压降的影响较明显,热通量对其影响较小。     

核电蒸汽发生器换热管与管板胀接有限元分析

核电蒸汽发生器换热管与管板的胀接采用定位胀和全深度液压胀,胀接质量直接影响管接头的拉脱强度和残余应力。通过ANSYS有限元模拟分析,确定了定位胀胀管压力130MPa,保压时间6s;液压胀胀管压力280MPa,保压时间6s。     

基于漂移流理论的蒸汽发生器动态特性

以大亚湾核电站U型管自然循环蒸汽发生器为研究对象,根据蒸汽发生器上升通道沸腾段特点,建立了适合工程应用的漂移流模型动态方程。在验证稳态工作特性及与漂移流理论所涉及的关键参数准确性的基础上,进行了蒸汽发生器动态特性仿真与分析。结果表明,所建立的漂移流模型能够较准确地反映蒸汽发生器两相流的流动与换热特性。随着扰动的添加蒸汽发生器各参数都表现出合理的变化趋势,并准确地模拟出“虚假水位”现象,且负荷越高水位对扰动的响应速度与程度越大。     

蒸汽发生器传热管流体结构耦联动态特性分析

本文对蒸汽发生器传热管的流体结构耦联动态特性进行了解析分析推导,并用MATLAB计算出了耦合固有频率.利用ANSYS参数化语言,对传热管进行了流体结构耦联动态特性模拟,验证了解析推导的正确性,且得到了一些有价值的结论.     

核电站蒸汽发生器水位模糊控制系统的设计与仿真

针对蒸汽发生器水位控制系统存在的非线性及时变特性等问题,提出了一种前馈-串级模糊控制策略。主调节器为模糊控制器,实现对水位的准确、快速控制;副调节器为比例控制器,实现对给水流量扰动的快速响应;同时引入前馈环节,实现对蒸汽流量扰动的前馈补偿控制。对前馈-串级模糊控制系统进行了水位阶跃输入、给水扰动输入和负荷扰动输入下的仿真实验,与传统前馈-串级PID控制相比,该方法可更有效地控制蒸汽发生器的水位,其鲁棒性强、超调量小、无静态偏差。     

核电站蒸汽发生器的化学清洗与传热性能

核电站经过多年运行,蒸汽发生器传热管会被大量的微粒和溶解化学物质沉积所沾污.蒸汽发生器的化学清洗可以维持核电站的正常运行、恢复蒸汽压力和增强管道的耐腐蚀能力.有的电站进行化学清洗是为了有效清除支撑板拉制孔上的污垢,稳定水位波动,使电站恢复到全功率下稳定运行.一般,清除管道上的污垢后,能恢复蒸汽发生器的蒸汽压力,并使支撑板、管道间隙和管道直段上无沉积物,从而可以增强管道的耐腐蚀能力.另外,化学清洗改变了管道的微观表面、沸腾传热和传热性能.本文介绍了对蒸汽发生器采用EDTA的化学清洗,以及清洗后的污垢热阻、沸腾传热和传热性能.     

一回路工况下蒸汽发生器传热管去污研究

本文采用三步化学去污法,选用蒸汽发生器传热管—镍基合金新13号作为腐蚀试样,研究化学去污液对预制膜试样的去污能力及对镍基合金基体的腐蚀性能,并探究不同去污温度(80℃、85℃和95℃)对预制膜试样的去污影响。采用分析天平对去污前后试样质量变化进行测定,借助扫描电子显微镜(SEM)、X射线光电子能谱仪(XPS)等方法对试样进行形貌结构分析,结果表明,预制膜试样表面覆盖一层致密的黑色氧化膜,其厚度约1μm,晶粒分布均匀,在0.3～1.0μm范围内;本文设计的化学去污液对基体材料并无腐蚀损伤,且与80℃和85℃相比,在95℃去污温度下,试样表面氧化膜全部脱落。通过研究镍基合金在化学去污液中的清洗去污行为,为蒸汽发生器传热管的去污工艺提供有力的实验数据支撑。     

蒸汽发生器支撑板表面流体薄膜动态特性分析

对蒸汽发生器支撑板表面流体薄膜的动态特性进行了分析。使用有限元分析软件ANSYS研究了支撑板的固有频率、开孔半径、压力、流体薄膜厚度和流体粘度等因素对支撑板刚度系数和阻尼系数的影响。通过分析得出了刚度系数和阻尼系数与影响因素之间的关联式。     

高温热泵蒸汽系统的动态响应及扰动优化

为提升以R1233zd(E)为工质的高温热泵蒸汽系统在非设计工况下系统运行的稳定性,基于Modelica语言建立了系统的仿真模型,考察了是否带有回热器及热源温度、质量流量、工质质量流量这些内外扰动对系统性能的影响。结果表明,在添加回热器后系统的性能系数提升了16.1%,沿着工质的流动方向,越远离波动源工质性能参数越趋于稳定,且状态参数的灵敏性排序为：工质质量流量扰动>热源温度扰动>热源质量流量扰动。另外,为提高系统抗干扰性,通过PI控制器对节流阀开度进行调节,优化后内外部扰动下所有性能参数的稳定性都得以提升,尤其是工质质量流量扰动下从无法稳定输出蒸汽到以较稳定方式输出140℃蒸汽,且三扰动因素下其产汽量分别提升了20.8%、3.0%和1.9%。     

交替充汽方式下双蒸汽蓄热器系统动态特性仿真

为了研究双蒸汽蓄热器系统的动态特性,采用集总参数法建立相应的数学模型,进行直接交替和间接交替两种充汽方式的动态仿真。仿真结果表明:直接交替充汽方式充汽时间减少2.6s,压力波动更小;相同充汽方式下,汽包压力波动过热蒸汽压力波动供汽母管压力波动;直接交替充汽方式燃油量节省率为7.45%。通过数据对比分析可得:直接交替充汽方式具有充汽速度快、压力波动小、燃油经济性好的优点。     

交替充汽方式下双蒸汽蓄热器系统动态特性仿真

为了研究双蒸汽蓄热器系统的动态特性,采用集总参数法建立相应的数学模型,进行直接交替和间接交替两种充汽方式的动态仿真。仿真结果表明：直接交替充汽方式充汽时间减少2.6 s,压力波动更小;相同充汽方式下,汽包压力波动 < 过热蒸汽压力波动 < 供汽母管压力波动;直接交替充汽方式燃油量节省率为7.45%。通过数据对比分析可得：直接交替充汽方式具有充汽速度快、压力波动小、燃油经济性好的优点。