安全殼外空氣流道屬于安全殼冷卻系統(tǒng)的一部分,來自大氣環(huán)境的冷卻空氣進入流道后通過與鋼制安全殼外側(cè)壁面產(chǎn)生對流換熱作用,導(dǎo)出安全殼內(nèi)部產(chǎn)生的熱量�？諝饬鞯澜Y(jié)構(gòu)對于防止事故工況下由于安全殼內(nèi)部溫度和內(nèi)部壓力過高而對安全殼完整性構(gòu)成威脅,能夠發(fā)揮重要的作用。分析研究安全殼外空氣流道的流動及傳熱特性,研究不同因素對于流道內(nèi)速度場及溫度場的影響程度,提出導(dǎo)出安全殼內(nèi)熱量的優(yōu)化方案具有重要工程意義。依據(jù)安全殼外空氣流道的結(jié)構(gòu)特點,使用GAMBIT軟件對經(jīng)過簡化的流道結(jié)構(gòu)進行幾何建模和網(wǎng)格劃分。通過CFD (Computational Fluid Dynamics)商用軟件FLUENT建立數(shù)學(xué)模型,對空氣流道的速度場和溫度場及其產(chǎn)生影響的因素模擬和分析研究。通過計算不同條件下單位時間冷卻空氣從鋼制安全殼內(nèi)帶走的熱量,對速度場及溫度場產(chǎn)生影響的不同因素進行比較,根據(jù)計算結(jié)果,評估了安全殼系統(tǒng)熱量導(dǎo)出的優(yōu)化方案。根據(jù)FLUENT數(shù)值計算的結(jié)果,分別得到了空氣流道內(nèi)速度場及溫度場的分布特性,最大熱流值發(fā)生在安全殼的頂部位置。通過計算不同條件下單位時間冷卻空氣從鋼制安全殼內(nèi)帶走的熱量,可知在冷卻空氣溫度較低時(283K以下),隨著流道內(nèi)的冷卻空氣流速增大,單位時間冷卻空氣帶走的熱量也在提高;在冷卻空氣溫度較高(283K以上)的情況下,流速對于單位時間冷卻空氣導(dǎo)出熱量的影響十分有限;安全殼的換熱速率對環(huán)段中的空氣溫度有很大的依賴作用。本論文計算得出的結(jié)論與安全殼系統(tǒng)的大尺度試驗數(shù)據(jù)得到的結(jié)論是相吻合的。結(jié)果表明在導(dǎo)流板向屏蔽構(gòu)筑物一側(cè)平移,冷卻空氣與鋼制安全殼外表面的換熱量減少,但減少有限;導(dǎo)流板向鋼制安全殼一側(cè)平移,冷卻空氣與鋼制安全殼外表面的換熱量增加明顯,在流道內(nèi)冷卻空氣溫度較低的情況下?lián)Q熱最佳。
【學(xué)位單位】：哈爾濱工程大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2014
【中圖分類】：TK124;TL364.3
【部分圖文】：

部結(jié)構(gòu)為反應(yīng)堆冷卻系統(tǒng)部件以及相關(guān)管道系統(tǒng)及設(shè)備提供支撐。并也提供輻射屏蔽功??能。具體包括：一次屏蔽層、反應(yīng)堆堆腔、二次屏蔽層、安全殼內(nèi)置換料水箱、換料池??池壁、操作層、中間層、其他平臺以及環(huán)吊梁。??２．?１．２安全殼屏蔽構(gòu)筑物??安全殼屏蔽構(gòu)筑物是由下列結(jié)構(gòu)或設(shè)備組成的：屏蔽構(gòu)筑物筒體結(jié)構(gòu)、屏蔽構(gòu)筑物??頂部結(jié)構(gòu)、底部環(huán)形區(qū)域、中部環(huán)形區(qū)域、頂部環(huán)形區(qū)域、非能動安全殼冷卻系統(tǒng)空氣??入口、非能動安全殼冷卻系統(tǒng)儲水箱、非能動安全殼冷卻系統(tǒng)空氣擴散器、非能動安全??殼冷卻系統(tǒng)空氣導(dǎo)流板、非能動安全殼冷卻系統(tǒng)入口空氣聯(lián)箱。??屏蔽構(gòu)筑物為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，筒體墻厚０．９１４ｍ，屏蔽構(gòu)筑物的筒體部分可以起到??放射性物質(zhì)的屏蔽、廠外飛射物屏障，以及非能動安全殼冷卻的作用，筒體結(jié)構(gòu)還可用??于支承非能動安全殼冷卻系統(tǒng)的儲水箱。屏蔽構(gòu)筑物的頂部是鋼筋混凝土構(gòu)成的錐形??殼，如圖２．１所示，用來支承儲水箱以及空氣擴散器�？諝馊肟谠O(shè)置在屏蔽構(gòu)筑物筒體??上部，空氣擴散器則置于錐頂?shù)闹醒�，用于�?dǎo)出安全殼的冷卻空氣流。??

空氣導(dǎo)流板底部為減小壓降的導(dǎo)流裝置。??２．２空氣流道的運行特性??在正常運行工況下，空氣從屏蔽構(gòu)筑物頂部入口進入，如圖２．２所示，流過下降流??道后又反向流過上升流道，帶走安全殼容器壁傳遞的熱量，最后從煙囪排至環(huán)境。??發(fā)生事故時，在接到安全殼高壓信號后，非能動安全殼冷卻系統(tǒng)的事故后運行自動??啟動。儲水箱中的水在重力作用下流至鋼制安全殼外表面，并在安全殼容器的穹頂和壁??面形成水膜。噴淋水的流量與重力和水位高度有關(guān)，設(shè)計的初始水流量能滿足設(shè)計基準??事故下安全殼短期的冷卻要求。??由于本文只研究正常運行工況，因此不需要考慮儲水箱等其他設(shè)備的作用。??空氣出口、?＝＝｜??儲水箱－驛＾￣￣＾議??水麵??Ｉｆ?＊?Ｉ?？?？?＾??鋼制安全殼／Ｉ?內(nèi)部凝結(jié)?１??容器?與自然循環(huán)??導(dǎo)流板Ｚ??ｆｔ??歷．．?Ｌｆ巧??圖２．２安全殼系統(tǒng)非

第３章空氣流道計算模型的建立??出網(wǎng)格［３５］。??安全殼外空氣流道結(jié)構(gòu)主要包括鋼制安全殼、下降流外環(huán)隙和沿安全殼殼體的上升??流內(nèi)環(huán)隙及屏蔽構(gòu)筑物，由于整個系統(tǒng)非常的龐大和復(fù)雜，建模時有必要對整個系統(tǒng)進??行拆分，對部分結(jié)構(gòu)進行適當(dāng)?shù)暮喕�，這樣有助于網(wǎng)格的劃分和導(dǎo)入ＦＬＵＥＮＴ軟件進行??計算。冷卻空氣作為本文的研究對象，對其流場及溫度場產(chǎn)生影響的區(qū)域即為進行數(shù)值??計算過程中的計算域，本論文在建模時將空氣流道結(jié)構(gòu)共分為三個部分，分別是：??（１）?屏蔽構(gòu)筑物和導(dǎo)流板組成的冷卻空氣下降通道，如圖３．１所示；??（２）?鋼制安全殼、導(dǎo)流板以及屏蔽構(gòu)筑物錐頂組成的的冷卻空氣上升通道，如圖??３．２所示；??（３）?鋼制安全殼及其內(nèi)部結(jié)構(gòu)，如圖３．３所示。??
【參考文獻】

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本文編號：2861813