壓水堆核電廠中,波動管內(nèi)的流體在反應(yīng)堆啟停和正常運行的工況下會出現(xiàn)熱分層和溫度震蕩的現(xiàn)象。該現(xiàn)象會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,針對波動管溫度的研究、評價、監(jiān)測,分析熱分層、溫度震蕩的現(xiàn)象具有重要意義。波動管道內(nèi)的熱分層研究已經(jīng)引起了國內(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,相關(guān)實驗工作的研究還相對較少;另一方面,針對波動管熱分層數(shù)值模擬工作開展雖多,但缺乏實驗數(shù)據(jù),計算結(jié)果的可靠性尚未得到充分的論證。根據(jù)波動管熱分層和溫度震蕩的研究現(xiàn)狀,本文采用了實驗測量和數(shù)值模擬相結(jié)合的方法,對AP1000波動管的流體開展研究。首先,我們采用縮比的實驗?zāi)Ｐ?搭建了低溫低壓的實驗臺架,通過比例分析,再現(xiàn)了核電廠波動管中的熱分層發(fā)展的大致過程,并發(fā)現(xiàn)了波動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,建立了該實驗臺架的幾何模型,利用大渦模擬,開展相關(guān)數(shù)值計算。通過與實驗數(shù)據(jù)的對比,驗證了模型建立和計算方法的正確性。除此以外,我們發(fā)現(xiàn)了實驗條件下冷熱流體交界線呈現(xiàn)周期性的波動,由此帶來了溫度震蕩強度沿著中軸線對稱分布的特點。最后,我們采用了以上的計算方法,分析了在反應(yīng)堆啟堆和正常運行工況下,AP1000波動管的熱分層范圍。我們得到了在正常運行工況下,熱分層范圍從穩(wěn)壓器出口延伸到20.7D范圍,徑向熱分層溫差達到5K,而啟動加熱工況下,熱分層則延伸到52D的范圍,徑向溫差可達到15K的結(jié)論。
【學(xué)位單位】：華北電力大學(xué)(北京)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2017
【中圖分類】：TM623.91
【部分圖文】：

10圖 3-1 實驗臺系統(tǒng)圖所示：實驗系統(tǒng)有兩個回路，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管道回路。兩個回路中的實示：1 是冷水水箱，2 是冷水水泵，3 是浮子型質(zhì)量流量計，4 熱水泵，6 是轉(zhuǎn)子型質(zhì)量流量計，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，在實驗數(shù)據(jù)采集開始和泵 5，關(guān)閉兩個回路中的閥門 11，打開閥門 9，讓冷水和熱

渦輪流量計

華北電力大學(xué)碩士學(xué)位論文管道。整個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。（經(jīng)過實驗驗證，保溫層的保溫作用不能忽略，否則通過管道表面會有較大的散熱量，影響管道內(nèi)流體的溫度分布。）為了測出熱分層以及溫度震蕩的情形，我們在平穩(wěn)的管段（易于發(fā)生熱分層現(xiàn)象）以及彎管段，都布置了測點。在波動管道入口處布置測點，是為了檢測入口流體溫度的穩(wěn)定性。而在接近穩(wěn)壓器的平穩(wěn)管段上布置測點是為了檢測熱分層的情況。在波動管道上開了 12 個測量孔，大致位置如圖所示，但是我們在每次實驗中我們可以根據(jù)實驗工況的不同，具體采用不同位置的測量點，因此這里不做詳細位置的詳細介紹，在后文中會給出具體使用的測量位置。

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 蘇子威;周濤;鄒文重;霍啟軍;;ADS鉛鉍自然循環(huán)熱分層現(xiàn)象研究[J];原子能科學(xué)技術(shù);2014年12期

2 蔡建明;;日本福島核電站事故對人體健康影響及醫(yī)學(xué)防護[J];第二軍醫(yī)大學(xué)學(xué)報;2011年04期

3 朱維宇;盧濤;姜培學(xué);郭志軍;王奎升;;T型管中冷熱流體混合過程熱波動大渦模擬[J];應(yīng)用數(shù)學(xué)和力學(xué);2009年11期

4 張力;賴建永;黃偉;李海穎;;壓水堆核電廠穩(wěn)壓器波動管熱分層現(xiàn)象數(shù)值分析[J];核動力工程;2009年04期

5 梁兵兵;李崗;王高陽;;穩(wěn)壓器波動管考慮熱分層影響的疲勞分析[J];原子能科學(xué)技術(shù);2008年S2期

6 許義軍;楊紅義;喻宏;;中國實驗快堆熱鈉池?zé)岱謱蝇F(xiàn)象研究[J];核科學(xué)與工程;2008年04期

7 郭德朋;陸道綱;馮預(yù)恒;;核電廠管線中的熱分層現(xiàn)象[J];原子能科學(xué)技術(shù);2007年05期

8 張毅雄;楊宇;;穩(wěn)壓器波動管熱分層分析[J];核動力工程;2006年06期

9 盧冬華,村松壽晴;T型三通管內(nèi)熱分層流動3D數(shù)值模擬[J];核動力工程;2005年04期

10 陳麗星,姚朝暉,博托尼舞理廚夫;模擬熱分層流場的湍流模型的比較及優(yōu)化[J];原子能科學(xué)技術(shù);2003年05期

本文編號：2814612