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自然循环特性曲线在降高度比例模化中的失真评价

程诚 卢冬华 苏前华 张戈

程诚, 卢冬华, 苏前华, 张戈. 自然循环特性曲线在降高度比例模化中的失真评价[J]. 核动力工程, 2023, 44(6): 119-126. doi: 10.13832/j.jnpe.2023.06.0119
引用本文: 程诚, 卢冬华, 苏前华, 张戈. 自然循环特性曲线在降高度比例模化中的失真评价[J]. 核动力工程, 2023, 44(6): 119-126. doi: 10.13832/j.jnpe.2023.06.0119
Cheng Cheng, Lu Donghua, Su Qianhua, Zhang Ge. Distortion Evaluation of Natural Circulation Characteristic Curves Based on Scaled-down Methodology[J]. Nuclear Power Engineering, 2023, 44(6): 119-126. doi: 10.13832/j.jnpe.2023.06.0119
Citation: Cheng Cheng, Lu Donghua, Su Qianhua, Zhang Ge. Distortion Evaluation of Natural Circulation Characteristic Curves Based on Scaled-down Methodology[J]. Nuclear Power Engineering, 2023, 44(6): 119-126. doi: 10.13832/j.jnpe.2023.06.0119

自然循环特性曲线在降高度比例模化中的失真评价

doi: 10.13832/j.jnpe.2023.06.0119
详细信息
    作者简介:

    程 诚(1988—),男,高级工程师,主要从事核反应堆热工水力研究工作,E-mail: chegcheg@163.com

    通讯作者:

    卢冬华,E-mail: ludonghua@cgnpc.com.cn

  • 中图分类号: TL334

Distortion Evaluation of Natural Circulation Characteristic Curves Based on Scaled-down Methodology

  • 摘要: 基于多级双向比例分析(H2TS)比例模化方法,设计建造了原型、1/2高度比与1/4高度比的模型实验装置,开展了不同加热功率下的自然循环实验,对自然循环特性曲线在降高度比例模化中的失真进行了分析,实验结果表明:自然循环流量、雷诺数、格拉晓夫数、修正格拉晓夫数等表征自然循环主要特征的参数在降高度比例模化后,能够保持自然循环流量-加热功率、雷诺数-格拉晓夫数及雷诺数-修正格拉晓夫数等特征关系曲线不严重失真,原型与模型间的拟合曲线能够形成一对一映射。自然循环特性曲线在降高度比例模化过程中能够较准确复现原型规律,自然循环降高度比例模化实验数据在模拟原型中自然循环特性曲线时的可靠性得到有效验证。

     

  • 图  1  实验装置流程图

    Figure  1.  Flow Chart of Experimental Facilities

    图  2  不同压力下的原型下降段阻力系数

    Figure  2.  Resistance Coefficient of Prototype Descent Pipe under Different Pressure

    图  3  系统各主要设备和管道阻力标定

    Figure  3.  Resistance Calibration for Main Equipment and Pipeline

    图  4  稳态单相下自然循环流量-加热功率特性曲线图

    Figure  4.  G-Q and GP-QP Characteristic Curves in Steady-state Single-phase

    图  5  两相下自然循环流量-加热功率特性曲线图

    Figure  5.  G-Q and GP-QP Characteristic Curves in Two-phase

    图  6  稳态单相下雷诺数-格拉晓夫数特性曲线图

    Figure  6.  Re-Gr and ReP-GrP Characteristic Curves in Steady-state Single-phase

    图  7  各装置雷诺数与修正的格拉晓夫数特性曲线比较

    Figure  7.  Comparison of ReP-( $ {Gr}_{\mathrm{m}} $)P Characteristic Curve of Each Facility

    图  8  稳态单相下雷诺数-修正格拉晓夫数特性曲线图

    Figure  8.  Re- $ {Gr}_{\mathrm{m}} $ and ReP-( $ {Gr}_{\mathrm{m}} $)P Characteristic Curves in Steady-state Single-phase

    表  1  等压、同物性模拟准则

    Table  1.   Scaling Criteria for Isobaric and Homogeneity Simulation

    序号 准则 注释
    1 $ {\displaystyle \Pi _{\text{R}}} = \dfrac{{g\Delta {\rho _0}L_{{\text{hc}}}^0}}{{{\rho _0}{u_0}^2}} $ Richardson数,表征浮升力与惯性力间关系
    2 ${\displaystyle \Pi _{ {\text{F} },i} } = \displaystyle \sum\limits_i {\left( {\dfrac{ {\rho _r^ + } }{ {\rho _i^ + } } } \right)} {\left( {\dfrac{ { {A_r} } }{ { {A_i} } } } \right)^2}{\left( {\dfrac{ {fl} }{ {D_{\rm{e}}} } + k} \right)_i}$ 阻力系数,表征回路的摩擦和形阻
    3 $ {\displaystyle \Pi _{{\text{H}},i}} = \dfrac{{{\xi _i}{q_{\text{s}}}l_{{\text{hc}}}^0}}{{{\rho _0}{h_0}{u_0}{a_i}}} $ 热源数,表征热源加热功率对回路焓升的影响
    4 $ {\displaystyle \Pi _{{\text{C}},i}} = \dfrac{{{\rho _{\text{s}}}C{v_{\text{s}}}\Delta {T_0}{a_{{\text{s}},i}}}}{{{\rho _0}\Delta {h_{{\text{fg}}}}{a_i}}} $ 热容数,表征结构的热容量对回路焓升的影响
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    表  2  实验装置主要结构参数

    Table  2.   Main Structural Parameters of Experimental Facilities     

    装置 参数 原型 1/2模型 1/4模型
    热源 有效加热段高度/mm 3660 1830 915
    热源总高度/mm 4634 2804 1889
    子通道当量直径/mm 11.8
    电加热管规格/mm Φ21×2
    承压壳规格/mm Φ255×32.5
    热阱 筒体高度/mm 12815 6411 3208
    筒体规格/mm Φ114.3×8
    传热管高度/m 10605 5282 2611
    传热管规格/mm Φ19×2
    传热管数目/根 2
    一回路管道 冷热芯形位差/m 16 8 4
    冷管直径/mm 17.0
    冷管长度/m 6 3 1.5
    热管直径/mm 18.0
    热管长度/m 4.9 2.45 1.225
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出版历程
  • 收稿日期:  2022-11-18
  • 修回日期:  2023-03-03
  • 网络出版日期:  2023-12-11
  • 刊出日期:  2023-12-15

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