核安全級固定管板換熱器熱疲勞分析設計.pdf

1、核電廠使用了大量的管殼式熱交換器。其中很多熱交換器在安全系統(tǒng)中起著熱量導出的功能，確保核電廠的正常、安全運行。核安全級換熱器的設計是保證電廠安全運行的重要因素之一。在設計核安全級熱交換器時，根據(jù)RCC-M和ASMEⅢ的要求，需要考慮系統(tǒng)瞬態(tài)波動對熱交換器疲勞損傷的影響。計入疲勞分析中的熱應力是由于設備金屬溫度的變化引起的，而非流體溫度的變化引起的。同時工程設計時，系統(tǒng)的設計方一般只提供設備入口處的流量、溫度、壓力的瞬態(tài)，出口的瞬態(tài)需要設

2、備設計考慮。
　　熱交換器熱疲勞分析的起點是管側(cè)入口和殼側(cè)入口流體瞬態(tài)變化曲線，關(guān)注的重點區(qū)域是管側(cè)及殼側(cè)的入口水室和出口水室以及管板等。在以往的工程計算中，力學計算模型輸入的熱邊界條件為流固換熱系數(shù)邊界，認為換熱系數(shù)為無限大，這樣流體瞬態(tài)變化可以瞬時的傳遞給固體，因此計算結(jié)果十分保守?；谶@種保守計算的熱交換器的設計壽命受到限制，降低了核電廠的經(jīng)濟性。
　　在核電走出去的大背景下，核電站的設計在保證核安全的前提下，提高核電

3、廠建設的經(jīng)濟性。本論文采用集總參數(shù)與計算流體力學相結(jié)合的分析方法，為確定熱交換器疲勞分析計算的熱邊界條件建立了一套完整的計算流程與方法。該方法在已知管側(cè)入口和殼側(cè)入口流體瞬態(tài)的條件下，可以得到合理的管側(cè)出口和殼側(cè)出口流體瞬態(tài)變化以及疲勞分析重點關(guān)注區(qū)域的流固傳熱系數(shù)。
　　利用固定管板熱交換器管側(cè)和殼側(cè)出/入口的流體瞬態(tài)與局部流固傳熱系數(shù)作為第三類完備的熱邊界條件輸入力學計算模型，得到分析區(qū)域金屬的溫度應力。按照RCC-M規(guī)范對關(guān)