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低压低功率条件下两相自然循环特性试验研究

刘小丫 张永发 蒋立志 焦猛 赵新文 王鑫铭 王晓龙

刘小丫, 张永发, 蒋立志, 焦猛, 赵新文, 王鑫铭, 王晓龙. 低压低功率条件下两相自然循环特性试验研究[J]. 核动力工程, 2022, 43(5): 82-88. doi: 10.13832/j.jnpe.2022.05.0082
引用本文: 刘小丫, 张永发, 蒋立志, 焦猛, 赵新文, 王鑫铭, 王晓龙. 低压低功率条件下两相自然循环特性试验研究[J]. 核动力工程, 2022, 43(5): 82-88. doi: 10.13832/j.jnpe.2022.05.0082
Liu Xiaoya, Zhang Yongfa, Jiang Lizhi, Jiao Meng, Zhao Xinwen, Wang Xinming, Wang Xiaolong. Experimental Study on Two-phase Natural Circulation Characteristics under Low-voltage and Low-power Conditions[J]. Nuclear Power Engineering, 2022, 43(5): 82-88. doi: 10.13832/j.jnpe.2022.05.0082
Citation: Liu Xiaoya, Zhang Yongfa, Jiang Lizhi, Jiao Meng, Zhao Xinwen, Wang Xinming, Wang Xiaolong. Experimental Study on Two-phase Natural Circulation Characteristics under Low-voltage and Low-power Conditions[J]. Nuclear Power Engineering, 2022, 43(5): 82-88. doi: 10.13832/j.jnpe.2022.05.0082

低压低功率条件下两相自然循环特性试验研究

doi: 10.13832/j.jnpe.2022.05.0082
详细信息
    作者简介:

    刘小丫(1993—),女,讲师,现主要从事热工水力方面的研究,E-mail: yokalxy@163.com

    通讯作者:

    张永发,E-mail: 49290412@163.com

  • 中图分类号: TL334

Experimental Study on Two-phase Natural Circulation Characteristics under Low-voltage and Low-power Conditions

  • 摘要: 相比于陆基核电厂,船用核动力装置的非能动安全系统运行压力较低,运行功率变化频繁,在两相自然循环条件下,非能动安全系统内的流动更加复杂多变。为了研究两相自然循环在低压、低功率条件下的循环特性,基于比例分析方法搭建了两相自然循环的原理试验台架,研究了低压条件下功率和初始液位高度对自然循环特性的影响。结果表明,在低压条件下,系统稳定运行后的压力、流量等均受初始液位高度和功率的影响。当功率为50 kW时,初始液位越高,系统稳定后的压力越大,但是流量相差较小;初始液位一定时,功率在40%满功率~100%满功率内,随着功率的增大,系统稳定后的压力也逐渐增大。这为试验台架后续两相自然循环的研究提供了方向,也为船用核动力装置非能动安全系统研究提供了参考。

     

  • 图  1  两相自然循环比例分析流程图

    Figure  1.  Flow Chart of Proportional Analysis on Two-phase Natural Circulation

    图  2  试验装置流程图

    T—温度测点;F—流量测点;P—压力测点

    Figure  2.  Flow Chart of Experiment Device

    图  3  不同初始液位下SG模拟体内压力的变化曲线

    Figure  3.  Variation Curve of Internal Pressure in SG Simulant under Different Initial Liquid Levels

    图  4  不同初始液位下SG模拟体流量的变化曲线

    Figure  4.  Variation Curve of SG Simulant Flow under Different Initial Liquid Levels

    图  5  不同初始液位下SG模拟体出口温度的变化曲线

    Figure  5.  Variation Curve of Outlet Temperature of SG Simulant under Different Initial Liquid Levels

    图  6  不同初始液位下SG模拟体及冷却水的入口温度的变化曲线

    Figure  6.  Variation Curve of Inlet Temperature of SG Simulant and Cooling Water under Different Initial Liquid Levels

    图  7  不同功率下SG模拟体压力变化

    Figure  7.  Pressure Variation of SG Simulant under Different Powers        

    图  8  不同功率下SG模拟体出口温度、入口温度的变化曲线      

    Figure  8.  Variation Curve of Outlet Temperature and Inlet Temperature of SG Simulant under Different Powers

    表  1  两相自然循环无量纲群

    Table  1.   Dimensionless Group of Two-phase Natural Circulation

    序号无量纲数说明
    1${\tau _{ { { {\rm{TP} },{\rm{o}}} } } } = \dfrac{ { {V_{ {\text{TP,o} } } } } }{ { {Q_{ {\text{TP,o} } } } } }$无量纲时间
    2${\varPi _{Fr} } = \dfrac{ {u_{ {\text{TP} } }^2{\rho _{ {\text{TP} } } } } }{ {\alpha gl{ {\Delta } }\rho } }$Froude数
    3$\varPi = \dfrac{ { {\rho _{\text{g} } }{\rho _{\text{l} } } } }{ {\alpha (1 - \alpha ){ {\Delta } }{\rho ^2} } }$
    4${\varPi _{ {\text{Nd} } } } = \dfrac{ { {v_{ {\text{gj} } } }\alpha { {\Delta } }\rho } }{ { {u_{ {\text{TP} } } }{\rho _{ {\text{TP} } } } } }$drift flux数
    5${\varPi _{\text{F} } } = \dfrac{ {fl} }{d} + K$Friction数
    6${\varPi _{ {\text{HT} } } } = \dfrac{ { {H_{\text{s} } }{A_{\text{s} } }({T_{\text{s} } } - {T_{ {\text{TP} } } })} }{ { {\rho _{ {\text{TP} } } }{h_{ {\text{TP} } } }{u_{ {\text{TP} } } }{a_{\text{c} } } }}$与传递热量相关比例准则数
    7${\varPi _{\text{h} } } = \dfrac{ { {h_{\lg } }(1 - \alpha )\alpha { {\Delta } }\rho } }{ { {h_{ {\text{TP} } } }{\rho _{ {\text{TP} } } } } }$与焓相关比例准则数
    8${\varPi _{ {\text{qf} } } } = \dfrac{ { {q_{\text{s} } }l} }{ { {u_{ {\text{TP} } } }{\rho _{\text{s} } }{c_{ {\text{vs} } } }({T_{\text{s} } } - {T_{ {\text{TP} } } }){V_{\text{s} } } }}$流体无量纲热量
    9${\varPi _{\text{q} } } = \dfrac{ { {q_{\text{s} } } }}{ { {H_{\text{s} } }{A_{\text{s} } }({T_{\text{s} } } - {T_{ {\text{TP} } } })} }$固体无量纲热量
    10${\varTheta _{\text{s} } } = \dfrac{ { {T_{\text{s} } } - {T_{ {\text{TP} } } } } }{ { {T_{\text{s} } } } }$无量纲温度
      Hs—热传递系数, cvs—固体比热, qs—产热率;下标o表示相关物理量的初始参数
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出版历程
  • 收稿日期:  2021-09-25
  • 修回日期:  2021-11-30
  • 刊出日期:  2022-10-12

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