在壓水堆核電站中,蒸汽發(fā)生器的傳熱管道既是一回路的壓力邊界,又是將核島與常規(guī)島連通到一起的重要設(shè)備,冷卻劑通過與傳熱管的熱流固耦合作用,完成了一次側(cè)流體到二次側(cè)的熱量傳遞。同時(shí)由于蒸汽發(fā)生器阻斷了一次側(cè)與二次側(cè)的直接對流,與其他一回路壓力邊界一同構(gòu)成了反應(yīng)堆屏蔽系統(tǒng)中防止堆芯內(nèi)的放射性物質(zhì)外泄到環(huán)境外的第二道防護(hù)屏障。但是當(dāng)前國內(nèi)外大多還在采用一維數(shù)值模型對蒸汽發(fā)生器進(jìn)行研究,并不能直觀地反映和準(zhǔn)確預(yù)測蒸汽發(fā)生器在三維空間里的熱工水力特性。本文將基于CFD方法對蒸汽發(fā)生器直管段進(jìn)行局部熱工水力分析,并與帶有支撐板數(shù)值模型的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對比。本文以大亞灣900MW核電廠蒸汽發(fā)生器為原型,在相似性原理指導(dǎo)下,建立與實(shí)際尺寸相符的一回路、二回路、傳熱管和支撐板等數(shù)學(xué)物理模型,基于計(jì)算流體力學(xué)模擬軟件CFX,實(shí)現(xiàn)對一、二次側(cè)三維流動與耦合傳熱過程的數(shù)值模擬。其中二次側(cè)采用的是兩流體歐拉數(shù)學(xué)模型,考慮了汽相和液相之間的能量和質(zhì)量轉(zhuǎn)換,避免了多孔介質(zhì)模型中采用單一內(nèi)熱源作為熱邊界條件,而忽視了二次側(cè)汽液轉(zhuǎn)換及傳熱管熱流傳遞的作用。通過此數(shù)值模擬揭示了大亞灣核電站穩(wěn)態(tài)運(yùn)行工況下的蒸汽含汽率、傳熱管內(nèi)外壁溫和表面?zhèn)鳠嵯禂?shù),一、二次側(cè)壓力等關(guān)鍵參數(shù)的分布規(guī)律。計(jì)算結(jié)果表明:由于支撐板處流通截面的縮減,致使二次側(cè)流體在支撐板縫隙處的流速急劇升高,之后又快速降低形成回流,雜質(zhì)由于回流和支撐板的阻隔作用,發(fā)生沉積堵塞的可能性大大增加;一、二次側(cè)流體的壓力均沿傳熱管軸向方向不斷減小,在流經(jīng)支撐板時(shí)出現(xiàn)壓差突變,突變幅值的大小隨二次側(cè)流體阻力損失的大小變化而變化;傳熱管壁面溫度在支撐板附近區(qū)域呈周期性變化規(guī)律,增加了傳熱管發(fā)生疲勞損傷和應(yīng)力腐蝕的概率:采用熱相變沸騰模型,能夠較為準(zhǔn)確有效地預(yù)測二次側(cè)沸騰起始點(diǎn)的位置和出口蒸汽含汽率。
【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】：2018
【中圖分類】：TM623.91;TL353.13
【部分圖文】：

目前全世界電力供應(yīng)中核能發(fā)電約占到１１％的份額，在３１個核電使用國家??中約４３０余座反應(yīng)堆正在運(yùn)行，仍在計(jì)劃建造中的還有７０余座。根據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的??結(jié)果，世界主要核電國家中的能源結(jié)構(gòu)中，核電的占比份額如圖１－１所示：??１??

換的樞紐設(shè)備，對整個核反應(yīng)堆系統(tǒng)的安全運(yùn)行起到了至關(guān)重要的作用，同時(shí)作為??一回路的壓力邊界，也構(gòu)成了反應(yīng)堆系統(tǒng)防止放射性物質(zhì)外泄的第二道防御屏障，??其連接方式如圖３－１所示。蒸汽發(fā)生器的形式在核電站中的應(yīng)用經(jīng)歷過多種形式，??按照其內(nèi)部冷卻劑流動的方式可以分為強(qiáng)迫對流循環(huán)蒸汽發(fā)生器和自然循環(huán)蒸汽??發(fā)生器；按照其安裝方式的不同可以分為臥式和立式蒸汽發(fā)生器；按照傳熱管的不??同形態(tài)又可以分為直管蒸汽發(fā)生器、Ｕ型管式蒸汽發(fā)生器和螺旋管式蒸汽發(fā)生器。??娜?二回路丨燈?｜１??｜?發(fā)電機(jī)??ｔＭ］?ＬｊＶｖ）???：＿Ｌ＾＝Ｊ?ＬＪ?高壓｜?壓加熱器??加熱器給水泵??圖３－１壓水堆核動力裝置連接示意圖??目前世界上的大部分壓水堆核電站所使用的蒸汽發(fā)生器有：立式倒Ｕ型管式蒸??汽發(fā)生器、列管直流式蒸汽發(fā)生器和臥式自然循環(huán)蒸汽發(fā)生器。本文主要以廣東大??亞灣９００ＭＷ壓水堆核電為原型，對其內(nèi)部一、二回路的工質(zhì)進(jìn)行流動以及對傳熱??管的結(jié)構(gòu)進(jìn)行傳熱分析，該蒸汽發(fā)生器設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)和性能參數(shù)如下表３－１所示??表３－１大亞灣核電站蒸汽發(fā)生器結(jié)構(gòu)及性能參數(shù)??型號?５５／１９??傳熱功率／ＭＷ?９６９??總傳熱面積／ｍ２?５４２９??設(shè)計(jì)壓力／ＭＰａ?１７．２３??設(shè)計(jì)溫度／°Ｃ?３４３??實(shí)際運(yùn)行壓力／ＭＰａ?１５．５??１６??

數(shù)值模型??核電站蒸汽發(fā)生器的實(shí)際結(jié)構(gòu)和排列比較復(fù)雜，建立與研究原型同樣的幾為困難，其結(jié)構(gòu)尺寸和網(wǎng)格生成對計(jì)算機(jī)性能提出了極高的要求，為降低和獲取與實(shí)際接近的數(shù)值計(jì)算結(jié)果，本文將根據(jù)相似性準(zhǔn)則與傳熱學(xué)理論型進(jìn)行了適當(dāng)?shù)暮喕�，以便于�?shí)現(xiàn)對蒸汽發(fā)生器熱工水力的三維計(jì)算。??．１幾何模型??本文以大亞灣９００ＭＷ核電站蒸汽發(fā)生器為原型，根據(jù)相似性理論建立了次側(cè)、二次側(cè)和傳熱管的３Ｍ直管段三維簡化模型，其中傳熱管的直徑大０５ｍｍ，壁厚為１．０９ｍｍ，傳熱管之間的中心間距為２５ｍｍ，直管段長度為９下圖所示：??
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2874340