隨著核電技術(shù)的不斷發(fā)展和在役核電廠運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)的不斷積累,熱分層及伴隨產(chǎn)生的熱循環(huán)、條紋化等不利熱工現(xiàn)象逐漸引起重視。為保障核電廠的長期安全運(yùn)行,設(shè)計(jì)階段需要對易發(fā)生熱分層現(xiàn)象的管線進(jìn)行識別分析及改進(jìn)。本文通過對熱分層現(xiàn)象產(chǎn)生的機(jī)理進(jìn)行研究,分析總結(jié)易受熱分層現(xiàn)象影響的管線或管系的篩選方法。通過該篩選方法可初步篩選出壓水堆核電廠中易受熱分層現(xiàn)象影響的管線或管系。針對這些管線或管系可借助三維流體數(shù)值模擬軟件進(jìn)行數(shù)值模擬,通過計(jì)算分析可識別出現(xiàn)有設(shè)計(jì)的薄弱環(huán)節(jié)并制定相應(yīng)的緩解措施。本文選取AP1000核電廠第4級自動卸壓系統(tǒng)（ADS）管線為實(shí)例,通過前述篩選方法判斷是否產(chǎn)生熱分層,然后使用CFX軟件對其熱分層現(xiàn)象進(jìn)行數(shù)值模擬,CFX模擬分析結(jié)果驗(yàn)證了篩選方法的可行性,并提出了初步改進(jìn)方案。 

【文章來源】：上海交通大學(xué)上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：51 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

中國大陸核電廠分布圖

當(dāng)一種溫度的流體流入包含不同溫度流體的容器或管道時，這些特性會導(dǎo)致流體分成缺少顯著混合或熱平衡的兩股流體。兩股流體會導(dǎo)致管道內(nèi)產(chǎn)生溫度梯度。在水平管道中，溫度梯度會導(dǎo)致管道發(fā)生彎曲。如圖2- a）、b）所示的簡單支撐梁或懸臂梁的布置結(jié)構(gòu)。如果管道未發(fā)生彎曲——例如，由于管道支吊架的限制——如圖2- c）所示的固定式布置結(jié)構(gòu)。這將導(dǎo)致管道的彎曲應(yīng)力和支撐載荷增加。該效應(yīng)的大小，通常稱之為“全局應(yīng)力”是與溫度梯度成比例的，同時也與其他變量如溫差、管道布置、管道尺寸、管道末端條件（如管嘴）和支吊架布置等有關(guān)。分層的荷載也會因?yàn)楣艿澜孛娴姆蔷�性溫度分布而產(chǎn)生局部應(yīng)力。從疲勞的觀點(diǎn)，對于疲勞效應(yīng)的評估還要綜合考慮全局應(yīng)力的影響，如圖3所示。如果熱分層顯現(xiàn)的存在加劇熱循環(huán)，熱分層將及其危害。熱循環(huán)會導(dǎo)致應(yīng)力循環(huán)，而應(yīng)力循環(huán)將會最終導(dǎo)致結(jié)構(gòu)或管道材料疲勞破裂。因此，對熱分層的識別以及確認(rèn)熱循環(huán)存在的可能性就顯得非常重要[9][13][14]。當(dāng)分層流體進(jìn)入存在湍流流動的區(qū)域時

置、管道尺寸、管道末端條件（如管嘴）和支吊架布置等有關(guān)。分層的荷載也會因?yàn)楣艿澜孛娴姆蔷�性溫度分布而產(chǎn)生局部應(yīng)力。從疲勞的觀點(diǎn)，對于疲勞效應(yīng)的評估還要綜合考慮全局應(yīng)力的影響，如圖3所示。如果熱分層顯現(xiàn)的存在加劇熱循環(huán)，熱分層將及其危害。熱循環(huán)會導(dǎo)致應(yīng)力循環(huán)，而應(yīng)力循環(huán)將會最終導(dǎo)致結(jié)構(gòu)或管道材料疲勞破裂。因此，對熱分層的識別以及確認(rèn)熱循環(huán)存在的可能性就顯得非常重要[9][13][14]。當(dāng)分層流體進(jìn)入存在湍流流動的區(qū)域時，熱循環(huán)工況將會產(chǎn)生[9][13][14]。在這種區(qū)域，疲勞破裂將會是一個潛在的問題，因?yàn)樵谠搮^(qū)域內(nèi)大量的應(yīng)力循環(huán)在短期內(nèi)會被加劇。圖4示意了安全注射管道因?yàn)闊嵫h(huán)而導(dǎo)致管道破裂的情況。在這種情況下，熱分層因?yàn)槔淞黧w泄漏進(jìn)入被反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)加熱的管道中而產(chǎn)生；熱循環(huán)是由于泄漏流體與湍流貫穿的交互作用產(chǎn)生。湍流貫穿是存在于分支管道中的二次湍流（由運(yùn)行在主工藝管道中的正常湍流流體產(chǎn)生）。由于運(yùn)行流體流量或溫度的變化同樣會導(dǎo)致熱循環(huán)的產(chǎn)生。熱條紋化是伴隨分層流體的一種獨(dú)特的機(jī)理。在某些熱工水力工況下，存在有一種定義好的分層界面，那就?


本文編號：3401113