基于?；瘜?shí)驗(yàn)裝置的蒸汽發(fā)生器可視化研究.pdf

1、蒸汽發(fā)生器在核電站中的主要功能是作為熱交換器將一回路冷卻劑中的熱量傳遞到二回路，使其產(chǎn)生飽和蒸汽供給二回路動力裝置。蒸汽發(fā)生器作為反應(yīng)堆正常運(yùn)行工況下的一回路熱阱，它的安全運(yùn)行和高效傳熱對核電站的安全運(yùn)行有關(guān)鍵作用。但由于蒸汽發(fā)生器體積巨大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，傳熱管數(shù)目眾多，因此蒸汽發(fā)生器二次側(cè)兩相流流動和換熱特性十分復(fù)雜。目前對它的研究和認(rèn)識還不充分，而且在數(shù)值模擬方面，對于兩相流模型和網(wǎng)格劃分還存在許多需要改進(jìn)之處。以往的實(shí)驗(yàn)多集中在局部范

2、圍內(nèi)對蒸汽發(fā)生器熱工參數(shù)進(jìn)行測量研究，再加之高溫高壓的運(yùn)行環(huán)境，實(shí)驗(yàn)很難做到對蒸汽發(fā)生器內(nèi)部流動特性的直接觀察。因此，為了提高蒸汽發(fā)生器的可靠性，包括改進(jìn)蒸汽發(fā)生器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、提供更好地運(yùn)行方案等，需要對其內(nèi)部流動狀況進(jìn)行可視化研究。
　　本文針對核電站蒸汽發(fā)生器二次側(cè)的流動特性問題，根據(jù)相似?；恚O(shè)計(jì)并搭建了可視化的蒸汽發(fā)生器實(shí)驗(yàn)臺架。使用PIV裝置和高速攝像機(jī)對其二次側(cè)兩相流流動特性進(jìn)行了拍攝與研究，并結(jié)合溫度測點(diǎn)得到了二次

3、側(cè)過冷段區(qū)域的溫度場分布情況。通過實(shí)驗(yàn)研究，揭示了蒸汽發(fā)生器二次側(cè)尚未報(bào)道過的流動現(xiàn)象，即彎管區(qū)出現(xiàn)的強(qiáng)烈的環(huán)腔流，以及在直管段區(qū)域的橫向流動現(xiàn)象。此外，研究了在不同加熱功率和不同給水比例工況下蒸汽發(fā)生器二次側(cè)的熱工水力特性。通過對比相同功率工況下四種不同給水比例(分別是冷端與熱端給水比例1∶1、2∶3、3∶7、1∶4)所帶來的流場分布差異，發(fā)現(xiàn)隨著冷端與熱端給水的非均勻程度的增大，蒸汽發(fā)生器二次側(cè)冷段與熱段的流場與溫度場的非均勻性降低

4、。在一定程度上減弱了蒸汽發(fā)生器彎管區(qū)的環(huán)腔流，從而也降低彎管區(qū)傳熱管的流致振動。針對彎管處環(huán)腔流對傳熱管帶來的顯著流致振動的影響，在彎管中間位置設(shè)計(jì)并安裝了隔板，發(fā)現(xiàn)隔板可以減弱頂部環(huán)腔流所帶來的兩相橫流現(xiàn)象。
　　根據(jù)上述不同工況下的實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析，提出了兩條關(guān)于蒸汽發(fā)生器熱工設(shè)計(jì)準(zhǔn)則的建議。準(zhǔn)則1:蒸汽發(fā)生器二次側(cè)冷端與熱端1∶4給水比例能有效降低蒸汽發(fā)生器二次側(cè)冷段與熱段的流場與溫度場的非均勻性;準(zhǔn)則2:在蒸汽發(fā)生器彎管區(qū)的中