壓水堆核電廠中,波動(dòng)管內(nèi)的流體在反應(yīng)堆啟停和正常運(yùn)行的工況下會(huì)出現(xiàn)熱分層和溫度震蕩的現(xiàn)象。該現(xiàn)象會(huì)引起管道壁面溫度高頻震蕩,可能導(dǎo)致管道老化,從而威脅核電廠的安全。因此,針對(duì)波動(dòng)管溫度的研究、評(píng)價(jià)、監(jiān)測(cè),分析熱分層、溫度震蕩的現(xiàn)象具有重要意義。波動(dòng)管道內(nèi)的熱分層研究已經(jīng)引起了國(guó)內(nèi)外學(xué)者的廣泛關(guān)注。然而,由于涉及到高溫高壓流體的復(fù)雜流動(dòng),相關(guān)實(shí)驗(yàn)工作的研究還相對(duì)較少;另一方面,針對(duì)波動(dòng)管熱分層數(shù)值模擬工作開(kāi)展雖多,但缺乏實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),計(jì)算結(jié)果的可靠性尚未得到充分的論證。根據(jù)波動(dòng)管熱分層和溫度震蕩的研究現(xiàn)狀,本文采用了實(shí)驗(yàn)測(cè)量和數(shù)值模擬相結(jié)合的方法,對(duì)AP1000波動(dòng)管的流體開(kāi)展研究。首先,我們采用縮比的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?搭建了低溫低壓的實(shí)驗(yàn)臺(tái)架,通過(guò)比例分析,再現(xiàn)了核電廠波動(dòng)管中的熱分層發(fā)展的大致過(guò)程,并發(fā)現(xiàn)了波動(dòng)管不同位置處流體不同的升溫方式。其次,我們采用數(shù)值模擬的方法,建立了該實(shí)驗(yàn)臺(tái)架的幾何模型,利用大渦模擬,開(kāi)展相關(guān)數(shù)值計(jì)算。通過(guò)與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的對(duì)比,驗(yàn)證了模型建立和計(jì)算方法的正確性。除此以外,我們發(fā)現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)條件下冷熱流體交界線呈現(xiàn)周期性的波動(dòng),由此帶來(lái)了溫度震蕩強(qiáng)度沿著中軸線對(duì)稱分布的特點(diǎn)。最后,我們采用了以上的計(jì)算方法,分析了在反應(yīng)堆啟堆和正常運(yùn)行工況下,AP1000波動(dòng)管的熱分層范圍。我們得到了在正常運(yùn)行工況下,熱分層范圍從穩(wěn)壓器出口延伸到20.7D范圍,徑向熱分層溫差達(dá)到5K,而啟動(dòng)加熱工況下,熱分層則延伸到52D的范圍,徑向溫差可達(dá)到15K的結(jié)論。
【學(xué)位單位】：華北電力大學(xué)(北京)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2017
【中圖分類】：TM623.91
【部分圖文】：

10圖 3-1 實(shí)驗(yàn)臺(tái)系統(tǒng)圖所示：實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)有兩個(gè)回路，一是模擬反應(yīng)堆主管道的回路，內(nèi)流體，二是模擬與主管道相連的波動(dòng)管道回路。兩個(gè)回路中的實(shí)示：1 是冷水水箱，2 是冷水水泵，3 是浮子型質(zhì)量流量計(jì)，4 熱水泵，6 是轉(zhuǎn)子型質(zhì)量流量計(jì)，7 是管道的模擬管路，8 是管路，9-11 都是閥門。其中 9 是回水閥門，在實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采集開(kāi)始和泵 5，關(guān)閉兩個(gè)回路中的閥門 11，打開(kāi)閥門 9，讓冷水和熱

渦輪流量計(jì)

華北電力大學(xué)碩士學(xué)位論文管道。整個(gè)管道的外壁都包覆有保溫層，如此管道散熱量幾乎可以忽略不計(jì)。（經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，保溫層的保溫作用不能忽略，否則通過(guò)管道表面會(huì)有較大的散熱量，影響管道內(nèi)流體的溫度分布。）為了測(cè)出熱分層以及溫度震蕩的情形，我們?cè)谄椒�(wěn)的管段（易于發(fā)生熱分層現(xiàn)象）以及彎管段，都布置了測(cè)點(diǎn)。在波動(dòng)管道入口處布置測(cè)點(diǎn)，是為了檢測(cè)入口流體溫度的穩(wěn)定性。而在接近穩(wěn)壓器的平穩(wěn)管段上布置測(cè)點(diǎn)是為了檢測(cè)熱分層的情況。在波動(dòng)管道上開(kāi)了 12 個(gè)測(cè)量孔，大致位置如圖所示，但是我們?cè)诿看螌?shí)驗(yàn)中我們可以根據(jù)實(shí)驗(yàn)工況的不同，具體采用不同位置的測(cè)量點(diǎn)，因此這里不做詳細(xì)位置的詳細(xì)介紹，在后文中會(huì)給出具體使用的測(cè)量位置。

【參考文獻(xiàn)】

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