【摘要】：熔鹽堆是第四代先進核能系統(tǒng)的候選堆型之一,具有經(jīng)濟性好、安全性高以及燃料循環(huán)靈活等諸多優(yōu)點。安全問題是熔鹽堆設(shè)計的重要環(huán)節(jié)之一。熔鹽堆的余熱排出系統(tǒng)是保障熔鹽堆停堆后安全的重要系統(tǒng)之一。本文以百兆瓦級熔鹽堆的余熱排出系統(tǒng)為研究對象,在大量閱讀國內(nèi)外相關(guān)文獻后,分析總結(jié)了一些典型反應(yīng)堆的余熱排出系統(tǒng)設(shè)計方案與特點,并參考MSRE排鹽罐余熱排出系統(tǒng)與Mark-1的DRACS介紹了一種適用于百兆瓦級熔鹽堆排鹽罐的非能動余熱排出系統(tǒng)初始設(shè)計方案。針對排鹽罐非能動余熱排出系統(tǒng)的核心部件——換熱元件進行了優(yōu)化設(shè)計研究。換熱元件是一個采用了三套管設(shè)計的部件,套管內(nèi)部流動的冷卻水與套管外部的高溫熔鹽進行換熱,冷卻水受熱氣化后產(chǎn)生的密度差成為換熱元件內(nèi)形成自然循環(huán)的驅(qū)動力。本文對熔鹽-套管的換熱過程和套管內(nèi)部冷卻水的自然循環(huán)過程進行了分析,使用MATLAB和FLUENT建立了換熱元件的模型,將哈爾濱工程大學(xué)的實驗結(jié)果和FLUENT的仿真結(jié)果與MATLAB程序的計算結(jié)果進行對比,驗證了模型的適用性。使用MATLAB計算模型對換熱元件進行敏感性分析,為后續(xù)優(yōu)化設(shè)計提供了計算基礎(chǔ)。根據(jù)MATLAB模型的計算結(jié)果,使用FLUENT軟件對換熱元件進行設(shè)計優(yōu)化研究。在加入熔鹽衰變熱曲線的情況下,分析了不同排布方案下熔鹽與換熱元件關(guān)鍵部位溫度的變化情況,分析了氣隙層厚度、換熱元件高度和氣隙層壁面發(fā)射率的變化以及排鹽罐邊緣效應(yīng)對換熱元件設(shè)計方案產(chǎn)生的影響。結(jié)論表明:在保證換熱元件壁面最高溫度不超過977.4K最高設(shè)計溫度的前提下,單位高度換熱元件采用間距值為0.095m的正方形排布方案時,換熱元件數(shù)量為2536根才能滿足保守性假設(shè)的最低要求;減小氣隙層厚度對傳熱強化影響較小,因此仍采用0.0043m的設(shè)計;換熱元件外壁面最高溫度與換熱元件換熱段高度呈正相關(guān);圓柱體排鹽罐的圓形邊緣會對換熱元件的排布產(chǎn)生影響,增大換熱元件的需求數(shù)量;考慮壽期內(nèi)氣隙層發(fā)射率的變化,發(fā)射率與換熱元件排熱能力呈正相關(guān)。當采用半徑與高度均為2m的排鹽罐、壽期換熱元件氣隙層壁面最低發(fā)射率為0.5時,滿足保守性假設(shè)的換熱元件數(shù)量為1721根。
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)院大學(xué)(中國科學(xué)院上海應(yīng)用物理研究所)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TL426
【圖文】：

圖 1-1 MSRE 余熱排出系統(tǒng)示意圖采用了和 MSRE 相似的余熱排出系統(tǒng)設(shè)計。如圖 鹽罐的換熱元件進行換熱，在 MSBR 的兩種設(shè)計方計方案中，NaK 通過電磁泵驅(qū)動導(dǎo)向最終熱阱冷卻劑的設(shè)計方案中則采用了非能動的設(shè)計，通過自

（b）圖 1-2 MSBR 非能動余熱排出系統(tǒng)示意圖（a）冷卻劑為 NaK （b）冷卻劑為 7LiF BeF熔鹽堆的非能動余熱排出系統(tǒng)設(shè)計主要可以分為兩種：反應(yīng)堆直接ACS(Direct Reactor Auxiliary Cooling System)和反應(yīng)堆容器輔助冷S（Reactor VesselAuxiliary Cooling System）。rCon 采用的是 RVACS 設(shè)計。其非能動余熱排出系統(tǒng)如圖 1-3 所示回路以一個緊湊的排布方式被密封在稱為深井的罐體中。每個深井由許多立式鋼管組成的膜式壁，鋼管頂部被焊接在一起。鋼管的頂環(huán)形集流管相連，管內(nèi)流動著冷卻水。外部冷卻水池中的換熱器入管相連，出口通過降液管與底部集流管連通，與膜式壁形成了一個路。深井內(nèi)部的堆芯容器 Pot 和排鹽罐采用輻射的方式將熱量傳遞壁，并使壁管中的水沸騰并產(chǎn)生蒸汽。汽水混合物在密度差的驅(qū)動

【相似文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 舒樹根;;回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器換熱元件壽命影響因素[J];科技創(chuàng)新與應(yīng)用;2019年19期

2 郎逵;波節(jié)型換熱元件的實驗研究[J];東北大學(xué)學(xué)報;1995年04期

3 莊禮賢;;強化換熱元件的研究進展[J];制冷;1992年04期

4 韓百光,項紹偉;新型強化換熱元件—軋槽管的性能和節(jié)能效益[J];節(jié)能技術(shù);1988年05期

5 陸應(yīng)生,莊禮賢,阮志強,崔乃瑛;高效換熱元件——橫紋管[J];化工進展;1988年03期

6 馬志海;馬靜嫻;;煙氣再熱器換熱元件堵塞原因分析及處理[J];寧夏電力;2013年04期

7 郎逵;波節(jié)型換熱元件的機理與準則方程[J];節(jié)能;1995年06期

8 盧葦,馬曉茜;幾種多孔介質(zhì)換熱元件冷態(tài)試驗研究[J];冶金能源;2000年03期

9 姚壽廣,朱德書,陳育平,趙無非,吳少華;針肋套管換熱元件的傳熱及阻力性能試驗研究與分析[J];中國電機工程學(xué)報;2000年10期

10 譚蓉;一種高效緊湊式換熱元件的傳熱與阻力性能分析[J];能源技術(shù);1999年03期

相關(guān)會議論文 前4條

1 李俊;;煙氣脫硫GGH換熱元件技術(shù)改造與節(jié)能效益[A];第六屆電力工業(yè)節(jié)能減排學(xué)術(shù)研討會論文集[C];2011年

2 沈利;趙寧寧;;SCR脫硝機組空氣預(yù)熱器換熱元件的選型分析[A];浙江省電力學(xué)會2014年度優(yōu)秀論文集[C];2014年

3 唐紹文;;660MW機組鍋爐空預(yù)器改造及經(jīng)濟效益分析[A];2017年江西省電機工程學(xué)會年會論文集[C];2018年

4 陳凱倫;閻昌琪;范廣銘;孟兆明;丁濤;;熔鹽堆非能動余熱排出系統(tǒng)啟動特性實驗研究[A];第十五屆全國反應(yīng)堆熱工流體學(xué)術(shù)會議暨中核核反應(yīng)堆熱工水力技術(shù)重點實驗室學(xué)術(shù)年會論文集[C];2017年

相關(guān)重要報紙文章 前1條

1 王明浩　韓華山 張劍;一個企業(yè)的生存模本[N];人民日報;2009年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前9條

1 黃婉玨;373MW熔鹽堆排鹽罐非能動余熱排出系統(tǒng)換熱元件設(shè)計與優(yōu)化研究[D];中國科學(xué)院大學(xué)(中國科學(xué)院上海應(yīng)用物理研究所);2019年

2 朱云鵬;換熱元件試驗系統(tǒng)改造[D];大連理工大學(xué);2006年

3 張聰敏;排鹽罐換熱元件熱工水力實驗研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2016年

4 付崇彬;異型管高效換熱元件傳熱性能研究與實驗設(shè)計[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2012年

5 宋紹闖;熔鹽堆非能動余熱排出系統(tǒng)熱工水力特性實驗研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2016年

6 平艷斌;珠江電廠石灰石濕法煙氣脫硫系統(tǒng)GGH改造及優(yōu)化運行研究[D];華南理工大學(xué);2011年

7 英鵬;煉化廢液焚燒飛灰粒子沉積與分布特征研究[D];大連理工大學(xué);2015年

8 鄭春生;小直徑薄壁螺紋管的成型研究[D];西安建筑科技大學(xué);2001年

9 王釗;直接空冷凝汽器管外空氣流動與換熱特性的數(shù)值研究[D];華北電力大學(xué)（河北）;2008年

本文編號：2733766