高溫蒸汽在過(guò)冷水中噴放直接接觸式冷凝是AP1000、CAP1400等三代先進(jìn)壓水堆一回路在事故超壓情況下重要的降溫降壓途徑。本文基于系統(tǒng)程序RELAP5、COSINE對(duì)飽和蒸汽通過(guò)雙孔噴灑器噴入大容積過(guò)冷水中進(jìn)行直接接觸冷凝這一過(guò)程進(jìn)行建模、計(jì)算、分析,獲得高溫蒸汽從噴口噴出后沿軸向的溫度分布。同時(shí)開(kāi)展蒸汽噴放冷凝可視化實(shí)驗(yàn),采用熱電偶矩陣和高速攝像機(jī)等對(duì)關(guān)鍵熱工參數(shù)進(jìn)行測(cè)量,以獲得蒸汽汽羽的溫度分布和噴放流型等,用于驗(yàn)證系統(tǒng)程序?qū)φ羝麌姺爬淠^(guò)程模擬的準(zhǔn)確性。結(jié)果表明,采用RELAP5程序基本能模擬簡(jiǎn)化條件下的ADS蒸汽噴放冷凝總體變化規(guī)律,模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果相比平均誤差為2.97%。此外,采用COSINE程序?qū)姺爬淠^(guò)程模型進(jìn)行了進(jìn)一步修正和改進(jìn),考慮水箱內(nèi)整體流動(dòng)對(duì)噴放特性的影響,模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果吻合較好,平均誤差為1.89%。但由于實(shí)際雙孔噴放過(guò)程較為復(fù)雜,并且存在明顯的三維特性,所以仍需對(duì)系統(tǒng)程序中相關(guān)冷凝傳熱模型進(jìn)行完善,以更精確地模擬其局部冷凝特征。 

【文章來(lái)源】：原子能科學(xué)技術(shù). 2020,54(09)北大核心EICSCD

【文章頁(yè)數(shù)】：9 頁(yè)

【部分圖文】：

實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)示意圖

對(duì)比圖3中兩個(gè)不同質(zhì)量流密度的噴放效果,可看出當(dāng)蒸汽質(zhì)量流密度不同時(shí),蒸汽冷凝流型隨水溫升高的變化。當(dāng)蒸汽質(zhì)量流密度G=965 kg/(m2·s)、溫度為333 K時(shí),相鄰的兩股蒸汽間界限明顯,仍未發(fā)生聯(lián)結(jié)(圖3a)。而當(dāng)蒸汽質(zhì)量流密度增大到1 921 kg/(m2·s)、溫度為303 K時(shí),相鄰的兩股蒸汽相互作用明顯(圖3b)�；趫D3工況可見(jiàn),蒸汽質(zhì)量流密度對(duì)雙孔噴灑器相鄰蒸汽柱產(chǎn)生聯(lián)結(jié)效應(yīng)影響較大,在P/D=2情況下,隨著噴放流量的增大,相鄰蒸汽柱均更易發(fā)生聯(lián)結(jié),并且噴放DCC效果較為劇烈,具有明顯的三維效應(yīng),將直接影響穩(wěn)定冷凝條件下的傳熱、壓力振蕩特性。圖3 不同水溫下的蒸汽羽流

圖2 噴孔沿噴放方向熱電偶布置示意圖對(duì)于蒸汽噴放穩(wěn)定冷凝過(guò)程,蒸汽質(zhì)量流密度較大,能形成穩(wěn)定氣液交界面,并形成穩(wěn)定汽羽區(qū)。圖4為雙孔蒸汽冷凝流型,可看出,在穩(wěn)定冷凝條件下,蒸汽噴射冷凝羽流可分為3個(gè)明顯的區(qū)域,即汽核區(qū)、氣液交界面、湍流混合冷凝區(qū)。蒸汽自噴孔噴放進(jìn)入冷卻水箱,在噴孔附近形成汽核區(qū),受到外部環(huán)境影響較小;隨著射流羽流的擴(kuò)展,在氣液界面處與周圍冷卻水進(jìn)行換熱,在氣液混合區(qū)迅速冷凝,蒸汽在此區(qū)域內(nèi)溫度下降,幾乎被冷卻至水溫,氣液交界邊界開(kāi)始變得模糊,出現(xiàn)未完全冷凝的汽泡夾帶;然后在強(qiáng)烈射流動(dòng)量推動(dòng)作用下,射流沿軸向進(jìn)一步擴(kuò)展并被冷凝,大量的蒸汽夾帶被冷凝的蒸汽液滴形成湍流混合冷凝區(qū)。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
[1]水蒸氣—水直接接觸式冷凝瞬態(tài)傳熱特性研究[D]. 胡運(yùn)發(fā).天津大學(xué) 2017



本文編號(hào)：3443556