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自然循环工况蒸汽发生器一回路流量分配特性分析

栾行健 王文 宋嘉豪 韩菲 蒋二辉 程坤 杨帆

栾行健, 王文, 宋嘉豪, 韩菲, 蒋二辉, 程坤, 杨帆. 自然循环工况蒸汽发生器一回路流量分配特性分析[J]. 核动力工程, 2024, 45(4): 103-110. doi: 10.13832/j.jnpe.2024.04.0103
引用本文: 栾行健, 王文, 宋嘉豪, 韩菲, 蒋二辉, 程坤, 杨帆. 自然循环工况蒸汽发生器一回路流量分配特性分析[J]. 核动力工程, 2024, 45(4): 103-110. doi: 10.13832/j.jnpe.2024.04.0103
Luan Xingjian, Wang Wen, Song Jiahao, Han Fei, Jiang Erhui, Cheng Kun, Yang Fan. Analysis on Flow Distribution Characteristics of Steam Generator under Natural Circulation Condition[J]. Nuclear Power Engineering, 2024, 45(4): 103-110. doi: 10.13832/j.jnpe.2024.04.0103
Citation: Luan Xingjian, Wang Wen, Song Jiahao, Han Fei, Jiang Erhui, Cheng Kun, Yang Fan. Analysis on Flow Distribution Characteristics of Steam Generator under Natural Circulation Condition[J]. Nuclear Power Engineering, 2024, 45(4): 103-110. doi: 10.13832/j.jnpe.2024.04.0103

自然循环工况蒸汽发生器一回路流量分配特性分析

doi: 10.13832/j.jnpe.2024.04.0103
基金项目: 国家自然科学基金(12005215)
详细信息
    作者简介:

    栾行健(2000—),男,硕士研究生,现主要从事反应堆热工水力方面研究,E-mail: luanxingjian@sjtu.edu.cn

    通讯作者:

    王 文,E-mail: wenwang@sjtu.edu.cn

  • 中图分类号: TL334

Analysis on Flow Distribution Characteristics of Steam Generator under Natural Circulation Condition

  • 摘要: 自然循环是核动力系统一种特殊运行工况,此时蒸汽发生器内倒U型管束会发生反流现象,从而影响一二次侧换热功率与运行稳定性。本研究开发核动力装置蒸汽发生器内一次侧流量分配计算程序,以芬兰PACTEL压水反应堆实验验证计算程序准确性,并讨论了回路质量流量、管高及一次侧入口温度对倒U型管束蒸汽发生器流量分配的影响。结果表明,倒U型管束的管高越低、一次侧入口温度越低会导致出现反流的临界压降和临界流速越小;相较于倒U型管高度的变化,蒸汽发生器一次侧入口温度的变化更加显著地影响倒U型管束的流量分配;增加循环质量流量可抑制反流现象,随着回路质量流量增加至某一阈值时,倒U型管束反流将不再出现。

     

  • 图  1  压降-流速特性曲线

    Figure  1.  Characteristic Curve between Pressure Drop and Velocity     

    图  2  流量分配迭代逻辑

    Figure  2.  Iterative Logic for Flow Distribution

    图  3  PWR PACTEL实验台架

    Figure  3.  PWR PACTEL Test Facility

    图  4  换热功率与压降随回路质量流量的变化

    Figure  4.  Heat Transfer and Pressure Drop Changing with Loop Mass Rate

    图  5  不同回路质量流量下各组单管流量分配情况

    Figure  5.  Single Tube Flow Distribution Changing with Loop Mass Rate

    图  6  换热功率与压降随高度变化

    Figure  6.  Heat Transfer and Pressure Drop Changing with Height      

    图  7  不同管高度下各组单管流量分配情况

    Figure  7.  Single Tube Flow Distribution Changing with Height

    图  8  一次侧入口温度对换热功率与压降的影响

    Figure  8.  Heat Transfer and Pressure Drop Changing with Inlet Temperature of Primary Side

    图  9  不同温度下各组单管流量分配情况

    Figure  9.  Single Tube Flow Distribution Changing with Inlet Temperature of Primary Side

    表  1  各组倒U型换热管参数

    Table  1.   Parameters of Inverted U-shaped Tubes for Each Group

    组号 管数 管长/mm 管高/mm 弯曲半径/mm
    1 6 6186 3076 30.0
    2 7 6229 3090 43.7
    3 6 6518 3226 57.4
    4 7 6561 3240 71.1
    5 6 6850 3377 84.8
    6 5 6893 3391 98.5
    7 4 7180 3526 112.2
    8 5 7224 3540 125.9
    9 4 7511 3676 139.6
    10 1 7554 3689 153.3
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    表  2  计算值与实验值比较

    Table  2.   Calculated and Experimental Values

    参数名 计算值 实验值 相对偏差/%
    质量流量/(kg·s−1) 1.16 1.11 4.5
    蒸汽发生器两端压降/Pa −244.6 −262.0 6.6
    反应堆功率/kW 354.3 350 1.2
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    表  3  流量分配计算结果

    Table  3.   Calculation Results of Flow Distribution

    组号 流速/(m·s−1) 质量流量/(kg·s−1)
    1 0.4051 0.3977
    2 0.3991 0.4571
    3 0.3683 0.3616
    4 0.3560 0.4123
    5 0.3063 0.3007
    6 −0.2535 −0.2074
    7 −0.2478 −0.1622
    8 −0.2470 −0.2021
    9 −0.2417 −0.1582
    10 −0.2409 −0.0394
    下载: 导出CSV
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出版历程
  • 收稿日期:  2023-08-15
  • 修回日期:  2023-11-12
  • 刊出日期:  2024-08-12

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