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加热功率对低压低高差自然循环系统两相流动特性影响研究

孙建闯 李峰 丁铭 冉旭 杨帆

孙建闯, 李峰, 丁铭, 冉旭, 杨帆. 加热功率对低压低高差自然循环系统两相流动特性影响研究[J]. 核动力工程, 2021, 42(6): 183-189. doi: 10.13832/j.jnpe.2021.06.0183
引用本文: 孙建闯, 李峰, 丁铭, 冉旭, 杨帆. 加热功率对低压低高差自然循环系统两相流动特性影响研究[J]. 核动力工程, 2021, 42(6): 183-189. doi: 10.13832/j.jnpe.2021.06.0183
Sun Jianchuang, Li Feng, Ding Ming, Ran Xu, Yang Fan. Research on Influence of Heating Power on Two-Phase Flow Characteristics in Natural Circulation System with Low Height Difference at Low Pressure[J]. Nuclear Power Engineering, 2021, 42(6): 183-189. doi: 10.13832/j.jnpe.2021.06.0183
Citation: Sun Jianchuang, Li Feng, Ding Ming, Ran Xu, Yang Fan. Research on Influence of Heating Power on Two-Phase Flow Characteristics in Natural Circulation System with Low Height Difference at Low Pressure[J]. Nuclear Power Engineering, 2021, 42(6): 183-189. doi: 10.13832/j.jnpe.2021.06.0183

加热功率对低压低高差自然循环系统两相流动特性影响研究

doi: 10.13832/j.jnpe.2021.06.0183
基金项目: 国家自然科学基金(11975085,11875117)
详细信息
    作者简介:

    孙建闯(1993—),男,博士研究生,现从事反应堆热工水力研究,E-mail: sunjianchuang@hrbeu.edu.cn

    通讯作者:

    丁 铭,E-mail: dingming@hrbeu.edu.cn

  • 中图分类号: TK124;TL333

Research on Influence of Heating Power on Two-Phase Flow Characteristics in Natural Circulation System with Low Height Difference at Low Pressure

  • 摘要: 对浮动式核电站中一类具有倾斜热管段的低压低高差自然循环系统的两相流动特性进行了实验研究,分析了加热功率对两相流动特性的影响。结果表明,不同功率条件下系统存在两相稳定冷凝和伴随蒸汽冷凝诱发水锤两相振荡2种流动模式,热管段内过冷水倒流和蒸汽与低温过冷水直接接触冷凝是导致2种流动模式的内在机制。此外,蒸汽冷凝诱发水锤的发生会产生较大压力脉冲,并导致过冷水倒流长度显著增加,进而加剧系统流动不稳定。进一步研究表明,加热段出口含气率可以作为流动不稳定判断依据。

     

  • 图  1  实验回路流程图

    T0~T5—温度测点;P1~P4—压力测点

    Figure  1.  Flow Chart of Experimental Loop

    图  2  热管段几何结构和测点布置

    Figure  2.  Geometric Configuration of Heat Pipe Section and Arrangement of Measuring Points

    图  3  加热功率63 kW时两相流动行为

    Figure  3.  Two-Phase Flow Behaviors at Heating Power of 63 kW       

    图  4  加热功率为87 kW时两相流动行为

    Figure  4.  Two-Phase Flow Behaviors at Heating Power of 87 kW       

    图  5  不同加热功率下热管段流体温度分布

    Figure  5.  Fluid Temperature Distribution in Hot Pipe Section at Different Heating Power

    图  6  不同加热功率下最大压力峰值分布

    Figure  6.  Distribution of Maximum Pressure Peaks at Different Heating Power

    图  7  加热功率对自然循环流量影响特性

    Figure  7.  Influence Characteristics of Heating Power on Natural Circulation Flow Rate   

    图  8  出口热平衡含气率对流动不稳定边界影响

    Figure  8.  Influence of Outlet Thermal Equilibrium Gas Content on Flow Unstable Boundary

    表  1  仪器仪表类型及属性

    Table  1.   Instrument Type and Property

    仪表名称类别量程精度
    热电偶K型−40~375℃±1.5℃
    电磁流量计DN250.1~2 m3/h1%
    压力传感器动态−0.1~5 MPa0.5%
    压差计电容式−1~2 kPa0.5%
    功率表有功功率0~100 kW0.5%
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    表  2  参数范围及相对不确定度

    Table  2.   Parameter Range and Relative Uncertainty

    参数名参数范围相对不确定度/%
    温度24~100℃1.97
    流量0.5~1.2 m3/h2.86
    压力−0.1~2 MPa1.92
    功率63~87 kW1.16
    压差0.19~1.06 kPa1.72
    下载: 导出CSV
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出版历程
  • 收稿日期:  2020-09-20
  • 修回日期:  2021-05-14
  • 刊出日期:  2021-12-09

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