蒸汽發(fā)生器作為核電站一、二回路的樞紐,是一、二回路進行換熱的關(guān)鍵設(shè)備,在整個核電站中起著至關(guān)重要的作用,它的安全運行關(guān)系著整個電站系統(tǒng)的安全與否。蒸汽發(fā)生器結(jié)構(gòu)和流動換熱特性復(fù)雜,備受國內(nèi)外學者的關(guān)注。蒸汽發(fā)生器傳熱管的破裂是核電站的高發(fā)事故,因此對蒸汽發(fā)生器汽液兩相流不穩(wěn)定性的研究對于提高蒸汽發(fā)生器的安全性具有重大的價值及實際意義。本文以國外學者H.T.Liu和S.Kakae所進行的實驗為參考,建立汽液兩相流動換熱物理模型,并基于漂移流理論建立數(shù)學模型,使用Matlab/Simulink搭建汽液兩相流仿真模型,利用此仿真模型進行不同功率、不同質(zhì)量流量、不同入口溫度的穩(wěn)態(tài)仿真。質(zhì)量流量階躍降低10%和入口流體溫度階躍降低10%時,對四種不同加熱功率的工況進行動態(tài)仿真。對于船舶機動性常見的兩種升降負荷的工況,用加熱功率800W階躍升高到1000W模擬升負荷,800W階躍降低到600W模擬降負荷,對升降負荷兩種工況動態(tài)仿真。應(yīng)用仿真模型對質(zhì)量流量、入口溫度受到不同幅度擾動引起的汽液兩相流不穩(wěn)定性仿真分析,對不同功率下質(zhì)量流量、入口溫度受到擾動引起的汽液兩相流不穩(wěn)定性仿真,分析兩相流不穩(wěn)定性的特性。通過與穩(wěn)態(tài)熱力計算的結(jié)果進行對比,發(fā)現(xiàn)仿真結(jié)果合理可靠,誤差在允許的范圍內(nèi),驗證了仿真模型的正確性。穩(wěn)態(tài)仿真得到了沸騰段漂移流模型的一些主要參數(shù),其中分布參數(shù)C0、液相倍增因子Φl02、滑速比S三個代表性的參數(shù)的穩(wěn)態(tài)仿真結(jié)果合理正確。不同幅度擾動質(zhì)量流量、入口溫度時,引起預(yù)熱段高度、質(zhì)量含汽率、壓力、汽液相流速發(fā)生周期性的不穩(wěn)定性脈動,擾動越大振幅越大,較大擾動時壓力發(fā)生非正弦的周期性脈動。不同功率下擾動質(zhì)量流量和入口溫度時,引起各參數(shù)發(fā)生周期性的不穩(wěn)定性脈動,高功率引起液相流速、壓力的振幅較大,低功率引起質(zhì)量流速、汽相流速、預(yù)熱段高度振幅較大。綜上,基于漂移流數(shù)學模型建立的仿真模型,進行穩(wěn)態(tài)、動態(tài)特性仿真以及兩相流不穩(wěn)定性的研究,對于研究實際的蒸汽發(fā)生器具有很好的參考價值,對于提高實際蒸汽發(fā)生器的安全性具有重大的意義。
【學位單位】：哈爾濱工程大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2016
【中圖分類】：TL353.13
【部分圖文】：

圖２．１物理模型??次側(cè)??與二次側(cè)內(nèi)的流體進行換熱，將熱量傳遞給??使二次側(cè)的流體從過冷逐漸加熱到沸騰，從??行著復(fù)雜的流動傳熱。根據(jù)Ｈ．?Ｔ．?Ｌｉｕ和Ｓ．??向上流動的流體，工質(zhì)為制冷劑Ｒ］ｌ，實驗??，本文用一恒定的熱功率模擬，根據(jù)流動換??熱段，主要是單相流體，將過冷的流體加熱??兩相流，將飽和流體加熱到沸騰，使液相逐??為數(shù)學模型的建立提供一定的基礎(chǔ)。??

２００６年，孫奇、趙華［７１］等人通過實驗給出了不同截面平均空泡率工況下Ｃ；的擬合??值，如表２．５所示；并對垂直上升兩相流漂移流模型中多位學者根據(jù)Ｃ。計算的空泡份額??值與實驗值進行比較分析，對比結(jié)果如圖２．２和表２．６。??從圖２．２和表２．６可以看出，Ｚｕｂｅｒ－Ｆｉｎｄｌａｙ所提出的計算式的計算偏差和其他相比??略大。但是漂移流模型考慮了汽液相間的速度不同和空泡分布的不均勻性，因此相比于??其他計算式更為受到各界學者的青睞。通過比較分析以上的計算式可以得出：??（１）均相流模型．？在漂移流模型里，不考慮兩相間的相對滑移，即＝?０，而且Ｃ。＝?１。??＾Ｂａｎｋｏｆｉ１５４１變密度模型：不考慮兩相間相對速度。??（３）?—維流模型［７２］：不考慮流動和空泡分布不均勻時，即０：。＝１，且兩相流體是彈??狀流或者攪拌流。????表２．６空泡份額計算式與實驗數(shù)據(jù)的比較結(jié)果???高流速數(shù)據(jù)比較（Ｇ＞５００ｋｇ＾ｎ２．ｓ）?低流速數(shù)據(jù)比較（ＣＫ５００ｋｇ／ｍ２－ｓ）??計算式???????計算偏差／％?均方根偏差／％?計算偏差／％?均方根偏差／％??Ｚｕｂｅｒ－Ｆｉｎｄｌａｙ?－＾２?１０７?＋２７．６?２０．５??Ｒｏｕｈａｎｉ?＋１．０?８．８?＋１９．２?２１．０??Ｎａｂｉｚａｄｅｈ?一?１３．８?１４Ａ?＋１１．９?１７．１??ＧＥ－Ｒａｍｐ?－＾２?１０７?－Ｌ２?１１．６??Ｄｉｘ?－０．４－?９＾?＋Ｌ７?１３．３??

圖３．２液相密度與壓力的擬合曲線
【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 趙國正;;內(nèi)部帶旋轉(zhuǎn)肋片的直流蒸汽發(fā)生器傳熱管熱工水力性能實驗研究[J];核動力工程;2015年03期

2 李書磊;蔡偉華;李鳳臣;;水平管內(nèi)汽液兩相流流型及換熱特性數(shù)值模擬[J];哈爾濱工業(yè)大學學報;2014年08期

3 張文斌;趙亮;陳森林;李德標;郭烈錦;;立式螺旋管汽液兩相流沸騰傳熱惡化實驗研究[J];工程熱物理學報;2009年10期

4 張臥波;;熱—機耦合交變疲勞的汽油機活塞環(huán)岸斷裂特性[J];機械工程學報;2007年10期

5 武俊梅;蘇光輝;;流動不穩(wěn)定性對CHF的影響[J];核動力工程;2007年03期

6 宋京凱;郭海紅;姚祺峰;姜任秋;;蒸汽發(fā)生器工作過程建模及仿真分析[J];核科學與工程;2007年01期

7 謝海燕;蔡琦;于雷;;船用蒸汽發(fā)生器傳熱管破損事故研究[J];海軍工程大學學報;2006年02期

8 孫奇;趙華;楊瑞昌;張紅巖;;垂直上升兩相流漂移流模型研究[J];核動力工程;2006年02期

9 郭赟;蘇光輝;田文喜;秋穗正;賈斗南;張建偉;劉天才;;中國先進研究堆自然循環(huán)兩相流動不穩(wěn)定性分析[J];原子能科學技術(shù);2006年02期

10 譚思超,龐鳳閣;搖擺運動引起的波動與自然循環(huán)密度波型脈動的疊加[J];核動力工程;2005年02期

相關(guān)博士學位論文 前2條

1 張華;垂直管道低溫汽-液兩相流動彈狀流流型及動態(tài)特性的研究[D];上海交通大學;2009年

2 路廣遙;管束通道內(nèi)單相及兩相沸騰換熱特性及流動特性的研究[D];上海交通大學;2008年

相關(guān)碩士學位論文 前5條

1 吳巍;管內(nèi)汽液兩相流動模型分析[D];重慶大學;2014年

2 丁斐;基于CFD的核電蒸汽發(fā)生器熱工水力特性數(shù)值模擬研究[D];華南理工大學;2013年

3 陳佳躍;自然循環(huán)蒸汽發(fā)生器熱工水力過程的數(shù)值仿真[D];華南理工大學;2013年

4 鮑杰;基于漂移流理論的蒸汽發(fā)生器熱工水力特性研究[D];哈爾濱工程大學;2012年

5 曹丹;大盤管直流蒸汽發(fā)生器熱工分析[D];清華大學;2005年

本文編號：2842537