含内热源堆积球床对流换热特性的实验研究

为了研究含内热源球床通道内的换热特性,采用直径为8 mm表面氧化碳钢球堆积形成球床,并采用电磁感应加热方式对球床进行整体加热.研究了球床通道内部的功率分布情况和换热系数随热流密度、工质Re的变化规律;并且根据实验数据拟合得到了球床通道内换热系数的无量纲准则关联式,拟合结果与实验结果的偏差在7%以内,符合良好.

强内热源球床通道单相对流换热特性实验研究

球床水冷反应堆的堆芯为球形燃料元件堆积成的多孔通道,具有显著的强化换热作用。球床通道内的孔隙因具有多变性、随机性的特点,换热情况非常复杂,相关研究较少。为了研究含内热源球床通道内的换热特性,本文用直径为8mm碳钢球堆积形成球床,以蒸馏水为工质,采用电磁感应加热方式对球床进行整体加热,研究球床通道内部的换热特性。通过对实验数据进行分析,得到了球床通道内部的功率分布和换热系数随热流密度、工质Re的变化规律,根据实验数据拟合得到了球床通道内平均换热系数的无量纲准则关联式,拟合结果与实验结果的相对偏差在12%以内,符合良好。

含内热源球床通道换热特性实验研究

针对含内热源球床通道内的换热情况,采用电磁感应加热方式对由直径为3 mm、8 mm表面氧化不锈钢球组成的球床通道分别加热,研究球床通道内部的换热特性。通过对实验数据对比分析,得到球床通道内的功率分布情况和换热系数随热流密度、颗粒直径、工质Re的变化规律,并根据实验数据拟合得到球床通道平均换热系数的无量纲准则关联式。拟合结果与实验结果误差在15%以内,符合良好。

填充床中沸腾传热迟滞现象的实验研究

本工作对由直径为8mm的表面氧化后的碳钢球组成的填充床中的流动沸腾传热进行实验研究。通过逐步增加和减小热流密度的方式来控制沸腾起始与沸腾强度,监测到发生在填充床中的沸腾迟滞现象,研究了填充床中各种沸腾迟滞现象随着填充床内不同轴向和径向位置、表观流速等因素的变化规律。实验表明:高流速、远离出口、靠近管壁的情况不易出现成核滞后;增大表观流速、填充物表面粗糙度可增大沸腾湮灭滞后程度。

基于实践的核电项目后评价指标体系研究

通过后评价可以对项目全过程进行经验总结,为后续项目技术和管理水平的提升提供参考。通过研究常用后评价指标体系的构建方法,结合核电项目的特点以及实践经验,构建适合核电项目的、可操作的后评价指标体系,为核电领域后评价工作提供参考。

对冲式止回阀局部流动特性仿真模拟

当压水堆核电站主泵工况变化时,回路会发生程度不同的水击现象,严重时不仅会产生瞬时超压危害压力边界,也可能造成止回阀失效。对冲式止回阀是一种新型止回阀,其新型的导流结构设计可很好地减轻水击现象,提高核电站运行的安全性。本工作基于FLUENT流体仿真软件,利用动网格及UDF(用户自定义函数)技术,更真实地模拟了阀门关闭过程中冲压管喉部及其联接腔体内的流场与压力分布。模拟结果表明,虽然几何形状的变化会导致关闭过程中局部流速高于其他部位的,但对阀门关闭过程的稳定性影响很小。另外,通过对流场分析发现,阀门关闭过程可分为3个阶段,每一阶段均有其独立特征,为以后阀门结构的改进及可靠性分析提供了依据。

球床堆流动与传热数值模拟

采用离散元方法(DEM)模拟球床反应堆内燃料球的随机分布,通过计算流体力学(CFD)方法研究球床堆内的流动与传热。结果表明:球与球之间的间隙处压力较低;而流速、温度、涡强度较高。沿径向分布,压力、涡强度、换热系数随孔隙率的增加而降低;流速随孔隙率的增加而增加。

含内热源多孔介质通道内ONB特性

对含内热源多孔介质通道内过冷沸腾起始点(ONB)的特性进行了实验研究,采用壁温拐点法确定了ONB。在表观流速为0.025～0.050m.s-1,热通量为7.5～52kW.m-2的范围内研究了各参数对ONB的影响规律。实验结果表明:出现ONB时壁温存在一个明显拐点;越靠近实验段出口,出现ONB所需壁面过热度越小,表面热通量越低;表观流速越高,出现ONB所需壁面过热度越大,表面热通量越高。

含内热源多孔介质内流动不稳定起始点特性研究

针对多孔介质内流动不稳定起始点特性进行了实验研究。研究结果表明:热流密度越大,系统稳定性越弱;入口过冷度对系统的稳定性影响呈非单调性变化。对实验数据进行回归处理,提出了含内热源多孔介质内不稳定起始点的计算公式。

含内热源多孔介质通道内流动沸腾两相压降的预测

为预测含内热源多孔介质通道内流动沸腾的两相阻力压降,以Ergun方程为基础,定义了多孔介质通道的Chisholm参数Y和全液相折算因子Φl0。通过理论分析和实验数据测量,明确了出口质量含气率xe、质量流速G和小球直径d等对参数Y和Φl0的影响,并提出1个Lockhart-Martinelli(L-M)类型的两相阻力压降关系式。与文献中的其他公式相比,本工作提出的公式对实验结果能做出更好的预测。

整体加热球床通道内流动过冷沸腾起始点的实验研究

以新概念球床水冷反应堆为背景,对含内热源球床通道中流动过冷沸腾起始(ONB)点的相关特性进行实验研究。选用直径8 mm的表面氧化碳钢球形成随机堆积床,利用电磁感应技术对球床整体加热,研究孔隙质量流速G、工质入口温度Tin和轴向测量位置对ONB点热流密度qONB的影响。实验结果表明,当热流密度q增加到一定值时,壁温Tw随热流密度q的变化曲线会出现拐点,此拐点即为含内热源球床通道内流动ONB点;qONB随G的增加而增大,随Tin的升高而减小;越靠近球床通道出口,qONB越小。导出了计算含内热源球床通道内qONB的无量纲准则关系式,预测值与实验值的偏差在±20%的范围内。

变粘性效应对含内热源多孔介质通道内流动阻力特性的影响

在整体加热多孔介质热工水力实验回路上,以纯净水为冷却工质,研究变粘性效应对含内热源多孔介质流动阻力特性的影响。结果表明,流体流过加热多孔介质通道时,由于温度变化引起粘度的改变对多孔介质流动阻力特性产生影响。低雷诺数时变粘性效应对阻力压降的影响显著,随着雷诺数的增加其影响逐渐减弱。入口温度较低时,加热与绝热情况下的无量纲阻力压降曲线有明显差别;随着入口温度的升高,两者之间的差别逐渐减小,曲线最终趋于一致。提出了新的Hazen-Dupuit-Darcy(HDD)模型的修正因子ξμ和ξC,由此得到的阻力压降系数的计算值与实验值的相对误差在±11.8%的范围内。

DBA条件下安全壳非能动余热导出系统的载热特性缩比试验分析

AP/CAP系列核电厂设计了安全壳非能动冷却系统(PCCS),可以实现事故后72 h内对安全壳非能动冷却。但是,72 h后如顶部水箱不能及时补水,仅靠安全壳自身的散热能力很难将全部的余热带走,安全壳仍有超压风险。针对目前核电厂安全壳余热导出能力有限时长的短板,对一套创新的安全壳内热量非能动导出系统搭建试验台架以验证其载热性能。在设计基准事故(DBA)条件下,开展安全壳内不同压力、温度和气体组分条件下系统载热性能的试验研究。结果表明,DBA条件下该套系统的载热能力完全满足设计要求。本文进一步给出了适用于低过冷度条件的含不凝性气体管外冷凝换热系数关联式。

含内热源球床通道内过冷流动沸腾汽泡行为特性研究

为加深对含内热源球床通道内流动过冷沸腾换热机理的研究,采用高速摄像仪对通道内流动过冷沸腾时的汽泡行为进行了可视化实验研究。结果表明:汽泡在通道内很容易受到球体的阻碍而附着于球面上,受到阻碍的汽泡将沿球面进行滑移运动;汽泡存在大量的"重生现象",即生成的汽泡在生存阶段可能出现多次生长的情况;在球与球接触的角区,会产生稳定的汽化核心点。角区的结构形式对汽泡的脱离直径及脱离频率产生较大的影响。