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蒸汽发生器一级汽水分离器内流场数值模拟

胡诗曲 顾凯 孙鑫宇 袁景淇 董贺 惠久武

胡诗曲, 顾凯, 孙鑫宇, 袁景淇, 董贺, 惠久武. 蒸汽发生器一级汽水分离器内流场数值模拟[J]. 核动力工程, 2022, 43(5): 7-11. doi: 10.13832/j.jnpe.2022.05.0007
引用本文: 胡诗曲, 顾凯, 孙鑫宇, 袁景淇, 董贺, 惠久武. 蒸汽发生器一级汽水分离器内流场数值模拟[J]. 核动力工程, 2022, 43(5): 7-11. doi: 10.13832/j.jnpe.2022.05.0007
Hu Shiqu, Gu Kai, Sun Xinyu, Yuan Jingqi, Dong He, Hui Jiuwu. Numerical Simulations of Flow Field in First-Stage Steam-water Separator of Steam Generator[J]. Nuclear Power Engineering, 2022, 43(5): 7-11. doi: 10.13832/j.jnpe.2022.05.0007
Citation: Hu Shiqu, Gu Kai, Sun Xinyu, Yuan Jingqi, Dong He, Hui Jiuwu. Numerical Simulations of Flow Field in First-Stage Steam-water Separator of Steam Generator[J]. Nuclear Power Engineering, 2022, 43(5): 7-11. doi: 10.13832/j.jnpe.2022.05.0007

蒸汽发生器一级汽水分离器内流场数值模拟

doi: 10.13832/j.jnpe.2022.05.0007
基金项目: 核电安全监控技术与装备国家重点实验室开放课题(K-A2020.403)
详细信息
    作者简介:

    胡诗曲(1995—),女,硕士研究生,现主要从事核电站数值模拟方面的研究,E-mail: hushiqu@sjtu.edu.cn

  • 中图分类号: TL353+.13

Numerical Simulations of Flow Field in First-Stage Steam-water Separator of Steam Generator

  • 摘要: 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。

     

  • 图  1  一级汽水分离器结构见图

    Figure  1.  Structure of the Primary Steam-Water Sepatator

    图  2  3种汽水分离器模型的切向出口结构

    Figure  2.  Tangential Outlet Strutures of Three Steam-Water Separator Models

    图  3  模型Ⅰ两相流体速度迹线

    Figure  3.  Two-phase Fluid Velocity Trace of Model I

    图  4  模型Ⅰ中心剖面体积分数云图

    Figure  4.  Volume Fraction Nephogram of Central Section of Model I

    图  5  模型Ⅰ压力云图

    Figure  5.  Pressure Nephogram of Model Ⅰ

    图  6  模型Ⅱ分离效率与液滴粒径的关系

    Figure  6.  Relationship between Separation Efficiency and Droplet Diameter of Model Ⅱ

    图  7  模型Ⅱ出口蒸汽湿度与液滴粒径的关系

    Figure  7.  Relationship between Steam Humidity of Outlet and Droplet Diameter of Model Ⅱ

    图  8  模型Ⅱ压损和液滴粒径的关系

    Figure  8.  Relationship between Pressure Loss and Droplet Diameter of Model Ⅱ

    图  9  模型Ⅱ分离效率与机组负荷的关系

    Figure  9.  Relationship between Separation Efficiency and Unit Load of Model Ⅱ

    图  10  模型 Ⅱ 出口蒸汽湿度与机组负荷的关系

    Figure  10.  Relationship between Outlet Steam Humidity and Unit Load of Model II

    图  11  模型 Ⅱ 压损与机组负荷的关系

    Figure  11.  Relationship between Pressure Loss and Unit Load of Model Ⅱ

    表  1  3种模型结果对比

    Table  1.   Comparison of Results of Three Models

    模型分离效率/%出口蒸汽湿度/%压损/kPa
    模型Ⅰ99.970.0632.090
    模型Ⅱ99.780.8432.177
    模型Ⅲ89.2432.0132.400
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    表  2  模型Ⅱ机组负荷与入口设置

    Table  2.   Unit Load and the Setting of the Inlet in Model Ⅱ

    机组负荷/%循环倍率入口汽相质量
    流量/(kg·s−1
    入口液相质量
    流量/(kg·s−1
    405.6513.4676.05
    604.8320.1977.33
    804.4426.9292.60
    1004.3533.65112.73
    下载: 导出CSV
  • [1] 《蒸汽发生器》编写组. 蒸汽发生器[M]. 北京: 中国原子能出版社, 1982: 16
    [2] 广东核电培训中心. 900MW压水堆核电站系统与设备(上册)[M]. 北京: 中国原子能出版社, 2005: 90.
    [3] PIOMELLI U, MOIN P, FERZIGER J H. Model consistency in large eddy simulation of turbulent channel flows[J]. The Physics of Fluid, 1988, 31(7): 1884-1891. doi: 10.1063/1.866635
    [4] 马超, 薄涵亮. 压水堆蒸汽发生器自由液面膜液滴产生情况估算[C]//北京核学会第十届(2014年)核应用技术学术交流会论文集. 武汉: 北京核学会, 2014.
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出版历程
  • 收稿日期:  2021-08-30
  • 录用日期:  2022-01-20
  • 修回日期:  2021-09-29
  • 网络出版日期:  2022-10-12
  • 刊出日期:  2022-10-12

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