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定位格架对棒束通道出口温场分布影响研究

仇子铖 谢士杰 郎雪梅 李朋洲 卓文彬

仇子铖, 谢士杰, 郎雪梅, 李朋洲, 卓文彬. 定位格架对棒束通道出口温场分布影响研究[J]. 核动力工程, 2024, 45(2): 116-122. doi: 10.13832/j.jnpe.2024.02.0116
引用本文: 仇子铖, 谢士杰, 郎雪梅, 李朋洲, 卓文彬. 定位格架对棒束通道出口温场分布影响研究[J]. 核动力工程, 2024, 45(2): 116-122. doi: 10.13832/j.jnpe.2024.02.0116
Qiu Zicheng, Xie Shijie, Lang Xuemei, Li Pengzhou, Zhuo Wenbin. Study on the Influence of Spacer Grid on Temperature Field Distribution at Rod Bundle Channel Outlet[J]. Nuclear Power Engineering, 2024, 45(2): 116-122. doi: 10.13832/j.jnpe.2024.02.0116
Citation: Qiu Zicheng, Xie Shijie, Lang Xuemei, Li Pengzhou, Zhuo Wenbin. Study on the Influence of Spacer Grid on Temperature Field Distribution at Rod Bundle Channel Outlet[J]. Nuclear Power Engineering, 2024, 45(2): 116-122. doi: 10.13832/j.jnpe.2024.02.0116

定位格架对棒束通道出口温场分布影响研究

doi: 10.13832/j.jnpe.2024.02.0116
详细信息
    作者简介:

    仇子铖(1987—),男,研究员,现主要从事反应堆热工与安全方面研究,E-mail: 591186475@qq.com

  • 中图分类号: TL33

Study on the Influence of Spacer Grid on Temperature Field Distribution at Rod Bundle Channel Outlet

  • 摘要: 为分析定位格架交混能力,进一步优化定位格架热工设计方法。本文通过实验研究不同结构定位格架对棒束通道出口温场分布的影响。实验中,系统压力为7.0~16.5 MPa,质量流速为900~4500 kg·m−2·s−1,实验段进出口温差为30~128℃。实验结果表明,在压水堆运行参数范围内,对于相同定位格架结构形式,不同压力、进出口温差、质量流速等热工参数条件下棒束通道出口截面子通道最高温度和最低温度的差值与进出口温差的比值没有明显变化趋势;交混翼主导了定位格架的交混作用,II型交混翼带来较强的交混作用;对于D型定位格架,非对称的条带结构会导致流场整体出现一定的偏转,一定程度上降低了定位格架的交混作用。

     

  • 图  1  大型热工实验装置回路流程

    Figure  1.  Circuit Flow of Large Scale Thermal Hydraulic Test Facility (LS-THTF)

    图  2  5×5棒束通道截面示意图

    Figure  2.  Cross-section of 5×5 Rod Bundle Channel

    图  3  定位格架结构示意图

    编号1~4为边条带编号

    Figure  3.  Schematic Diagram of Spacer Grid Structure

    图  4  典型工况主要热工参数随时间变化曲线

    Figure  4.  Variation Curve of Main Thermal Parameters with Time under Typical Condition

    图  5  典型工况各子通道出口温度分布

    Figure  5.  Distribution of Outlet Temperature of Each Sub-channel in Typical Condition

    图  6  热工参数对定位格架交混作用影响

    Figure  6.  Influence of Thermal Parameters on the Mixing Effect of Spacer Grid

    图  7  A型定位格架棒束通道出口截面子通道温度分布

    Figure  7.  Outlet Temperature Distribution of Each Sub-channel for A-type Spacer Grid

    图  8  B型定位格架棒束通道出口截面子通道温度分布

    Figure  8.  Outlet Temperature Distribution of Each Sub-channel for B-type Spacer Grid

    图  9  C型定位格架棒束通道出口截面子通道温度分布

    Figure  9.  Outlet Temperature Distribution of Each Sub-channel for C-type Spacer Grid

    图  10  D型定位格架棒束通道出口截面子通道温度分布

    Figure  10.  Outlet Temperature Distribution of Each Sub-channel for D-type Spacer Grid

    图  11  不同定位格架实验本体进出口压降随Re变化

    Figure  11.  Influence of Pressure Difference between Inlet and Outlet on Re for Test Sections with Different Spacer Grids

    表  1  大型热工实验装置参数汇总表

    Table  1.   Summary of Parameters of LS-THTF

    参数名 参数值
    设计压力/MPa 20
    设计温度/℃ 370
    主泵额定流量/(m3·h−1) 500
    实验支路最大流量/(m3·h−1) 70
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    表  2  定位格架结构特点汇总表

    Table  2.   Structural Features of Spacer Grid

    定位格架编号 边条带结构 交混翼结构
    A 四边一致 无交混翼
    B 四边一致 I型交混翼
    C 四边一致 II型交混翼
    D 两边(1、2)封闭,两边(3、4)开放 II型交混翼
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    表  3  主要测量参数及仪表配置表

    Table  3.   Main Measurement Parameters and Instrument Configuration

    序号 参数 仪表型号 量程 精度 测点位置
    1 出口压力 STG974压力变送器 0~20 MPa 0.1级 本体出口接管
    2 压降 ST3000智能式差压变送器 0~200 kPa 0.1级 本体进出口接管
    3 进出口温度 φ1N型铠装热电偶 0~300℃ ±1.0℃ 本体进出口接管
    4 流量 文丘里管+ST3000差压变送器 0~45 t/h ±1.0% 实验支路管道
    5 电流 直流电流传感器 0~30000 A 0.1级 本体电缆
    6 电压 电压变送器 0~100 V 0.2级 本体上下接线
    7 子通道温度 φ1N型铠装热电偶 0~300℃ ±1.0℃ 各子通道发热段末端中心位置
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    表  4  主要热工参数不确定度

    Table  4.   Uncertainties of Main Thermal Parameters

    参数不确定度/%
    压力(P)/MPa0.43
    进出口温度(Tin/Tout)/℃0.72
    子通道出口温度(T1~T36)/℃1.52
    质量流速(G)/(kg·m−2·s−1)1.88
    热流密度(q)/(MW·m−2)1.89
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    表  5  实验数据构成及参数范围

    Table  5.   Experimental Data Composition and Parameter Ranges      

    定位格架
    编号
    出口压力
    /MPa
    质量流速/
    (kg·m−2·s−1)
    进出口温差
    ToutTin)/℃
    数据量
    (组)
    A 10.0~15.6 900~3500 30~123 16
    B 10.0~13.6 900~4500 30~126 18
    C 7.0~16.5 900~3500 30~128 20
    D 7.0~15.5 900~4500 30~128 26
    合计 7.0~16.5 900~4500 30~128 80
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    表  6  典型工况各子通道出口温度 ℃

    Table  6.   Outlet Temperature of Each Sub-channel in Typical Condition

    1 2 3 4 5 6
    1 255.8 257.8 257.4 258.7 257.5 256.0
    2 256.6 258.5 259.8 260.8 259.6 257.8
    3 257.1 259.4 260.4 263.3 260.3 257.4
    4 256.1 259.1 262.6 263.6 260.3 258.2
    5 256.9 259.0 260.2 260.0 259.2 256.6
    6 254.9 255.6 257.5 256.5 257.5 256.0
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    表  7  不同定位格架交混作用汇总表

    Table  7.   Summary of Mixing Effect for Different Spacer Grids       

    定位格架编号 交混翼结构 ΔT/℃ ΔT/(ToutTin
    A 无交混翼 36.4 0.91
    B I型交混翼 11.1 0.28
    C II型交混翼 7.5 0.19
    D II型交混翼 8.8 0.22
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出版历程
  • 收稿日期:  2023-05-02
  • 修回日期:  2023-12-29
  • 刊出日期:  2024-04-12

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