高级检索

留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

海洋条件下自然循环蒸汽发生器U型管内倒流特性研究

李孝佳 张勇 丛腾龙 李沛颖 卢川 张吉斌

李孝佳, 张勇, 丛腾龙, 李沛颖, 卢川, 张吉斌. 海洋条件下自然循环蒸汽发生器U型管内倒流特性研究[J]. 核动力工程, 2021, 42(4): 6-13. doi: 10.13832/j.jnpe.2021.04.0006
引用本文: 李孝佳, 张勇, 丛腾龙, 李沛颖, 卢川, 张吉斌. 海洋条件下自然循环蒸汽发生器U型管内倒流特性研究[J]. 核动力工程, 2021, 42(4): 6-13. doi: 10.13832/j.jnpe.2021.04.0006
Li Xiaojia, Zhang Yong, Cong Tenglong, Li Peiying, Lu Chuan, Zhang Jibin. Research on Characteristics of U-tube Backflow in Natural Circulation Steam Generator under Ocean Conditions[J]. Nuclear Power Engineering, 2021, 42(4): 6-13. doi: 10.13832/j.jnpe.2021.04.0006
Citation: Li Xiaojia, Zhang Yong, Cong Tenglong, Li Peiying, Lu Chuan, Zhang Jibin. Research on Characteristics of U-tube Backflow in Natural Circulation Steam Generator under Ocean Conditions[J]. Nuclear Power Engineering, 2021, 42(4): 6-13. doi: 10.13832/j.jnpe.2021.04.0006

海洋条件下自然循环蒸汽发生器U型管内倒流特性研究

doi: 10.13832/j.jnpe.2021.04.0006
详细信息
    作者简介:

    李孝佳(1996—),男,硕士研究生,现主要从事核反应堆热工水力研究,E-mail: xiaojia@hrbeu.edu.cn

    通讯作者:

    丛腾龙,Email: tlcong@hrbeu.edu.cn

  • 中图分类号: TL334

Research on Characteristics of U-tube Backflow in Natural Circulation Steam Generator under Ocean Conditions

  • 摘要: 当压水堆处于自然循环工况时,蒸汽发生器U型管内可能发生倒流现象,导致一回路流动阻力增大、自然循环流量降低,为反应堆安全运行带来不利影响。基于RELAP5程序建立了海洋条件下的附加力模型及控制体空间坐标求解模型,对蒸汽发生器所有U型管进行建模和节点划分,计算了海洋条件下蒸汽发生器内U型管的倒流临界质量流量及进出口压差,最后分析了3种海洋条件对U型管内流体倒流的影响。结果表明,倾斜条件下有可能会改变倒流现象;而在航行过程中可能遇到的起伏条件都无法改变倒流现象;当摇摆条件比较剧烈时有可能改变倒流现象。

     

  • 图  1  蒸汽发生器示意图

    Figure  1.  Schematic Diagram of Steam Generator

    图  2  仿真结果与实验结果比较

    Figure  2.  Comparison of Simulation Results and Experimental Results

    图  3  蒸汽发生器节点划分方案

    Figure  3.  Node Division Scheme of Steam Generator

    图  4  单管水动力特性曲线

    Figure  4.  Hydrodynamic Characteristic Curve for Single Pipe

    图  5  进口流量为81 kg/s时各U型管管内流量

    Figure  5.  Mass Flow Rate in Each U-Tube when Inlet Mass Flow Rate is 82 kg/s

    图  6  进口流量为82 kg/s时各U型管管内流量

    Figure  6.  Mass Flow Rate in Each U-Tube when Inlet Mass Flow Rate is 82 kg/s

    图  7  摇摆幅度为20°时不同周期下管内流量变化情况

    Figure  7.  Change of Flow in Pipe under Different Cycles when the Swing Amplitude is 20°

    图  8  周期为10 s时不同摇摆幅度下管内流量变化情况

    Figure  8.  Change of Flow in Pipe under Different Swing Amplitude when the Cycle is 10 s

    图  9  进口流量为81 kg/s时摇摆条件对倒流的影响

    Figure  9.  Effect of Rocking Conditions on Reverse Flow when the Inlet Flow Rate is 81 kg/s

    图  10  进口流量为82 kg/s时摇摆条件对倒流的影响

    Figure  10.  Effect of Rocking Conditions on Reverse Flow when the Inlet Flow Rate is 82 kg/s

    图  11  起伏幅度7 m对1号管内压差及质量流量的影响

    Figure  11.  Effect of 7 m Fluctuation Range on Pressure Drop and Mass Flow Rate in No. 1 tube

    图  12  起伏幅度12 m对1号管内压差及质量流量的影响

    Figure  12.  Effect of 12 m Fluctuation Range on Pressure Drop and Mass Flow in No. 1 Tube

    表  1  蒸汽发生器参数

    Table  1.   Steam Generator Parameters

    参数名蒸汽发生器
    热功率/MW
    一回路工作
    压力/MPa
    一回路水进
    口温度/K
    一回路水出
    口温度/K
    一回路水平
    均温度/K
    一回路进口水比
    焓/(kJ·kg−1)
    一回路出口水比
    焓/(kJ·kg−1)
    参数值5015.50580.15550.15560.153526.903445.80
    参数名一回路进口质量
    流量/(kg·s−1)
    一回路进口质量流
    密度/(kg·s−1·m−2)
    二回路工作
    压力/MPa
    二回路给水
    温度/K
    传热管内管
    直径/m
    传热管外管
    直径/m
    U型传热管
    数目
    参数值500.01249.345.0536.150.130.153000
    下载: 导出CSV
  • [1] KUKITA Y, NAKAMURA H, TASAKA K, et al. Nonuniform steam generator U-tube flow distribution during natural circulation tests in ROSA-IV large scale Test facility[J]. Nuclear Science and Engineering, 1988, 99(4): 289-298. doi: 10.13182/NSE99-289
    [2] DAURIA F, GALASSI G M. Characterization of instabilities during two-phase natural circulation in typical PWR conditions[J]. Experimental Thermal & Fluid Science, 1990, 3(6): 641-650.
    [3] SANDERS J. Stability of single-phase natural circulation with inverted U-tube steam generators[J]. Journal of Heat Transfer, 1988(110): 735-742.
    [4] JEONG J J, HWANG M, LEE Y J. Single-phase flow excursion in the primary side of a vertical, inverted U-tube steam generator[J]. International Communications in Heat and Mass Transfer, 2003, 30(5): 643-652. doi: 10.1016/S0735-1933(03)00102-7
    [5] 杨瑞昌,刘京宫,刘若雷,等. 自然循环蒸汽发生器倒U型管内倒流特性研究[J]. 工程热物理学报,2008, 29(5): 807-810. doi: 10.3321/j.issn:0253-231X.2008.05.022
    [6] 杨瑞昌,刘京宫,黄彦平,等. 自然循环蒸汽发生器倒U型管内的倒流计算[J]. 核动力工程,2010, 31(1): 57-60.
    [7] 边博深,洪钢,李宁,等. 自然循环工况下倒U型管蒸汽发生器的一次侧流量反转机理[J]. 厦门大学学报(自然科学版),2017, 56(6): 831-837.
    [8] LI M, CHEN W, HAO J, et al. Investigation on reverse flow characteristics in UTSGs with coupled heat transfer between primary and secondary sides[J]. Annals of Nuclear Energy, 2020, 137(10): 1-8.
    [9] XU Z, JI H, HONG G. Investigation on the role of mass flow rate in UTSG reverse flow under natural circulation condition[J]. Annals of Nuclear Energy, 2019, 132(43): 763-772.
    [10] HU G, YU L, CHEN W, et al. Experimental and numerical investigations on the reverse flow phenomena in UTSGs[J]. Progress in Nuclear Energy, 2016(92): 147-154.
    [11] 储玺, 章德, 陈文振, 等. 舰船机动条件下U型管内倒流现象研究[C]//第十四届全国反应堆热工流体学术会议暨中核核反应堆热工水力技术重点实验室2015年度学术年会论文集. 中国核学会核能动力分会反应堆热工流体专业委员会: 清华大学先进反应堆工程与安全教育部重点实验室, 2015.
    [12] CHU X, CHEN W, ZHANG D. Investigation on reverse flow phenomenon in U-tubes under the conditions of ship maneuver[J]. Annals of Nuclear Energy, 2016, 95(11): 157-160.
    [13] CHU X, CHEN W, HAO J. Analysis of reverse flow in U-tubes of UTSG in rocking motion[J]. Progress in Nuclear Energy, 2014, 71(71): 4-19.
    [14] HAO J, CHEN W, ZHANG D. Effect of heaving movement on flow instability in U-tubes of marine steam generator under natural circulation[J]. Science and Technology of Nuclear Installations, 2013, 13(4): 1-7.
    [15] 王占伟. 摇摆条件下冷却剂低速流动传热特性研究[D]. 哈尔滨: 哈尔滨工程大学, 2013.
  • 加载中
图(12) / 表(1)
计量
  • 文章访问数:  480
  • HTML全文浏览量:  85
  • PDF下载量:  67
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2020-05-20
  • 修回日期:  2020-12-24
  • 刊出日期:  2021-08-15

目录

    /

    返回文章
    返回