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基于运行数据的船用堆波动管热分层现象研究

焦猛 蔡琦 张永发 王晓龙 蒋立志

焦猛, 蔡琦, 张永发, 王晓龙, 蒋立志. 基于运行数据的船用堆波动管热分层现象研究[J]. 核动力工程, 2021, 42(5): 200-205. doi: 10.13832/j.jnpe.2021.05.0200
引用本文: 焦猛, 蔡琦, 张永发, 王晓龙, 蒋立志. 基于运行数据的船用堆波动管热分层现象研究[J]. 核动力工程, 2021, 42(5): 200-205. doi: 10.13832/j.jnpe.2021.05.0200
Jiao Meng, Cai Qi, Zhang Yongfa, Wang Xiaolong, Jiang Lizhi. Study on Thermal Stratification of Marine Reactor Surge Line Based on Operating Data[J]. Nuclear Power Engineering, 2021, 42(5): 200-205. doi: 10.13832/j.jnpe.2021.05.0200
Citation: Jiao Meng, Cai Qi, Zhang Yongfa, Wang Xiaolong, Jiang Lizhi. Study on Thermal Stratification of Marine Reactor Surge Line Based on Operating Data[J]. Nuclear Power Engineering, 2021, 42(5): 200-205. doi: 10.13832/j.jnpe.2021.05.0200

基于运行数据的船用堆波动管热分层现象研究

doi: 10.13832/j.jnpe.2021.05.0200
详细信息
    作者简介:

    焦 猛(1996—),男,在读博士研究生,现主要从事舰船核动力工程研究,E-mail: 1412276840@qq.com

    通讯作者:

    张永发,E-mail: 49290412@qq.com

  • 中图分类号: TL353+.14

Study on Thermal Stratification of Marine Reactor Surge Line Based on Operating Data

  • 摘要: 基于运行数据将船用堆波动管热分层划分为升功率、降功率、变工况、小喷淋流量4类典型瞬态,对4类典型瞬态分别进行无量纲里查德森数(Ri)分析、瞬态工况数值模拟计算,得到波动管在4类典型瞬态下水平管段的热分层区间长度、持续时间和最大温差。结果表明,升功率和降功率瞬态热分层仅单次贯穿波动管,升功率瞬态的接头部位循环的热波动以及小喷淋流量瞬态水平段的长区间、长时间、大温差的热分层现象和变工况导致的热应力波动可能影响到波动管的安全。本文提出的基于运行数据的波动管热分层现象研究方法为后续热应力和热疲劳分析奠定了基础,同时可以为其他容积设备热分层研究提供参考。

     

  • 图  1  不同瞬态监测点处温差

    Figure  1.  Temperature Differences at Different Monitoring Points under Different Transients

    图  2  升功率接头处热分层

    Figure  2.  Thermal Stratification at Joint under Power Increase Transient

    表  1  波动管模型参数

    Table  1.   Surge Line Model Parameters

    主管道内径Dm波动管内径D
    主管道入口段长度3Dm波动管长度181.4D
    主管道出口段长度3Dm接口倒角直径0.64D
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    表  2  边界条件

    Table  2.   Boundary Conditions

    工况${v_{\rm{b}}}$${T_{\rm{b}}}$${T_{\rm{m}}}$$Ri$
    升功率${v_1}$$0.816{T_1}$$0.698{T_1}$10.43
    降功率$ - 0.252{v_1}$${T_1}$$0.852{T_1}$511.69
    变工况“波入”$ - 3.371{v_1}$${T_1}$$0.852{T_1}$2.85
    变工况“波出”$3.371{v_1}$${T_1}$$0.852{T_1}$2.85
    小喷淋流量$0.011{v_1}$${T_1}$$0.852{T_1}$2.56×105
      ${v_{\rm{b}}}$—波动管流速;${T_{\rm{b}}}$—稳压器温度;${T_{\rm{m}}}$—主管道温度;${v_1}$—设定的升功率瞬态“波出”流速;${T_1}$—反应堆功率运行时稳压器内冷却剂温度
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    表  3  计算结果

    Table  3.   Calculation Results

    工况监测点位置持续时间/s分层区长度
    升功率$ 50{D}_{1}{\text{、}}50{D}_{3}$50$28.4D$
    降功率$ 50{D}_{1}{\text{、}}50{D}_{3}$450$64.8D$
    变工况“波入”$ 50{D}_{1}{\text{、}}50{D}_{3}$30$47.7D$
    变工况“波出”$ 50{D}_{1}{\text{、}}50{D}_{3}$14$34.1D$
    小喷淋流量$ 10{D}_{1}{\text{、}}10{D}_{3}$2000$45.5D$
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出版历程
  • 收稿日期:  2020-08-17
  • 修回日期:  2021-03-20
  • 刊出日期:  2021-09-30

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