燃料包壳表面沉积层对汽化核心密度影响的实验研究

燃料包壳表面沉积层在压水堆常规运行中形成,其对包壳沸腾传热的影响尚不清楚。为了探索包壳表面沉积层对汽化核心密度的影响规律,本文基于常压下的流动沸腾可视化实验台架,以锆-4合金为基板,采用逐层沉积的方法形成不同厚度的SiO_(2)沉积层,通过开展流动沸腾实验对比不同沉积层厚度下的汽化核心密度差异。研究发现,SiO_(2)沉积表面与未沉积表面相比汽化核心密度增大,Koncar模型可较好地预测本实验工况条件下的汽化核心密度。

SiO_(2)逐层沉积模拟燃料包壳表面沉积层的流动沸腾实验研究

燃料包壳表面沉积层(CRUD)在压水堆常规运行中自然形成,与普通燃料包壳表面不同,表面沉积层有着多孔介质结构,对包壳传热能力的影响尚未明晰。为揭示包壳表面沉积层对流动传热的影响机理,本研究基于二氧化硅(SiO_(2))沉积层与堆内燃料包壳表面沉积层具有相似的表面特性,以锆-4合金为基板,采用逐层沉积的方法沉积不同厚度的SiO_(2)沉积层,通过进行流动沸腾实验对比不同沉积层厚度的传热能力差异。结果表明:SiO_(2)沉积表面与未沉积表面对比,流动沸腾传热能力增强,临界热流密度(CHF)提高,3μm SiO_(2)沉积表面的CHF较未沉积表面增幅可达77.4%。

弥散颗粒毒物的多尺度耦合燃耗算法

弥散颗粒毒物具有特殊的空间结构和较强的空间自屏效应,在燃耗过程中容易出现微观分层现象。在数值模拟中,直接精细化求解将带来巨大的计算量和网格密度,具有一定的挑战。为此,本文提出了一种全新的基于多尺度耦合的燃耗计算方法:通过微观精细球层模型和宏观均匀栅元模型的耦合,将弥散颗粒介质的精细求解问题简化成对一个简单常规介质的快速求解,解决了弥散颗粒毒物在全局范围内精细燃耗求解过程中所面临的计算量大和网格密度高等问题,准确地表征弥散颗粒毒物的燃耗特征,为弥散颗粒介质的求解提供了一个新思路。经过初步验证,该算法在有效增殖因数、中子通量密度和核素核数密度等中子物理参数中有较好的表现。

锅炉运行性能与烟气含氧量优化研究

对某电厂200MW机组燃煤锅炉在200MW、180MW与160MW运行工况下炉膛出口烟气含氧量进行了优化研究,得出烟气含氧量对电站锅炉运行性能的影响规律。结果表明:对应的最优运行氧量分别为3.6%、3.8%、4.5%,此结果可供电站锅炉经济运行参考。

支持向量机在电站汽轮机排汽焓在线预测中的应用

为实现机组经济性能在线诊断,将支持向量机(SVM)方法引入电站汽轮机排汽焓在线预测领域。该预测方法很好地建立了电站汽轮机排汽焓特性与相关运行参数之间的复杂关系模型,并考虑到相关运行参数之间的耦合性,具有预测能力强、全局最优及泛化性能好等优点。将该SVM方法分别应用于某200MW机组和300MW机组中,对于200MW机组,经过训练后的SVM模型对检验样本排汽焓进行预报,均方根误差和平均相对误差分别为0．110%和0．101%,相当于反向传播(BP)网络模型的38．87%和38．11%,径向基函数(RBF)网络模型的52．38%和49．75%；同理,对于300MW机组,其均方根误差和平均相对误差分别为0．057%和0．069%,相当于BP网络模型的29．61%和25．45%,RBF网络模型的41．57%和34．97%。结果表明：SVM方法优于BP及RBF神经网络法,能很好地满足预测要求。

基于遗传算法的火电机组运行优化

火电机组运行优化正成为火电厂运行工作和技术攻关的重要方面.文中结合某300MW燃煤机组运行实例,对其主要性能参数进行敏感性分析,得出性能参数偏差对煤耗率的影响规律,其中,飞灰含碳量、炉膛出口烟气含氧量、排烟温度、凝汽器真空度、给水温度、主蒸汽压力6个参数的每工程单位偏差对煤耗率的影响最大.在此基础上,建立了以煤耗率最低为目标函数的优化模型,并采用遗传算法进行寻优求解.最后,开发了火电机组运行优化软件,并在其上进行机组运行优化计算,得到了一个参数最优化的运行方案.优化结果表明,供电标准煤耗率比原来降低了约1.41 g/(kW.h).

主蒸汽参数耗差分析方法的比较研究

分别介绍主蒸汽参数耗差分析的4种方法:特性试验法、特性曲线法、偏导原理算法以及工程简化回热算法,并应用于200MW和300MW燃煤机组。结果表明,4种方法都是可行的,但工程简化回热算法较为简便。

基于SVM的燃煤电站锅炉飞灰含碳量预测

将支持向量机方法引入燃煤电站锅炉飞灰含碳量预测领域．该预测方法很好地建立了燃煤电站锅炉飞灰含碳量特性与运行参数之间的复杂关系模型,并考虑到运行参数之间的耦合性,具有预测能力强、全局最优及泛化性好等优点．将该方法应用于某300 MW燃煤电站锅炉中,经过训练后的SVM模型对检验样本飞灰含碳量进行预测,均方根误差和平均相对误差分别为1．39%和1．30%,相当于BP网络模型的22．20%和21．07%．应用结果表明,支持向量机方法优于多层BP神经网络法,能很好地满足预测要求．

震动条件下水中气泡上升过程试验研究

通过试验手段对震动条件下气泡在水中的上升过程进行了观测,主要分析了不同初始半径的气泡在不同频率、不同振幅的震动加速度作用下的行为特征。结果表明:振幅越大、频率越小、气泡越小,则气泡的水平偏移越大;振幅、频率以及初始气泡体积增大,均会导致气泡形变增大;随着震动幅度、频率的增加,气泡上升速度的振荡幅度略有减小。

基于模糊遗传算法的机组组合问题的求解

为求解机组组合问题,提出一种模糊优化与遗传算法紧密结合的新的模糊遗传算法.通过建立模糊推理规则,对交叉率和变异率进行模糊控制,从而提高了收敛速度,避免了不成熟收敛.将该模糊遗传算法应用于一工程算例中求解机组组合问题,与传统遗传算法相比,在同样的种群规模和终止准则下,采用该算法的收敛迭代次数减少,减幅最大达122次,而每次迭代计算时间最多仅增加约0.01 s;优化组合的发电成本减小,减幅最大时达总发电成本的0.73%.

电站燃煤机组煤粉细度优化分析

对某电厂200 MW燃煤机组运行过程中的煤粉细度进行优化分析,得出煤粉细度对机组运行性能的影响规律。结果表明,煤粉细度R90由40.5%调整到25.3%,锅炉效率上升0.31%,排烟中NOx含量降低65 mg/m3,机组厂用电率增加0.017%,钢球消耗成本每小时增加36.4元,综合供电成本下降每千瓦时0.000 41元。另一方面,锅炉炉膛出口烟温下降40℃左右,改善了锅炉受热面的结渣情况。该机组的煤粉经济细度R90为25.3%。

电厂优化运行辅助决策系统的设计与实现

研究了电厂运行优化的关键问题,包括数据采集与处理、在线经济性能计算、优化运行目标值的确定和耗差分析等,提出厂级监控信息系统(SIS)平台下的优化运行辅助决策系统的框架。基于微软.netFramework解决方案和Browser/Server多层架构体系,设计和实现了该优化运行辅助决策软件系统。通过Web页面实时显示各机组主要运行参数和性能参数偏离目标值后对全厂供电煤耗率影响的定量关系,对机组的运行状况进行评价和决策并给出优化运行指导,其通用的软件组件设计模式使系统具有广泛的适应性和工业应用前景。

基于OpenFOAM的气泡上升特性数值模拟

基于开源OpenFOAM架构,对气泡的上升速度和形状进行模拟,模拟结果均与试验数据吻合,表明了计算模型能够准确模拟气泡的运动特征。利用经过验证的模型对不同初始直径气泡的上升速度、压力和气泡纵横比随时间的变化规律以及不同Bo数和Mo数对气泡形状的影响进行系统分析和研究发现:气泡上升过程有一定的加速时间,且速度最终趋于某稳定值,但会有很微小幅度的摆动,初始直径越大的气泡最终上升速度越大;气泡内部压力很快达到一个最大值后,随着气泡上升时间的增长而变小,同时刻下直径较大的气泡,其压力也较大;小气泡的变形较小,且当气泡直径大于某值时,最终的纵横比趋于一定;Bo数为O(0)量级以下或Mo数很大(O(8))时气泡为球形几乎不变形,增大Bo数或减小Mo数气泡逐渐产生形变。

基于扩散界面法的较大气泡上升过程数值模拟

基于扩散界面法和有限元法,对较大气泡在上升阶段的形态和速度进行了模拟,结果与实验吻合较好,说明该方法能准确地模拟气泡的运动特性。利用该模型,对初始直径不同的较大气泡上升过程中的形态、速度和振荡随时间变化的规律进行了分析。并分析了14mm直径的气泡在不同尺寸通道中上升过程的形态、速度的变化规律。结果表明:气泡的稳定形态随着气泡初始直径的增大由椭球形变为球帽形,且达到稳定形状的时间更长。气泡初始直径越大,气泡的顶端速度越快,并稍有波动。而气泡的底端速度开始快速增大使气泡向内凹陷,随后回落并在气泡顶端速度上下振荡。气泡上升通道越窄,气泡达到稳定形态的时间越长,顶端速度越小,气泡的高宽比越大。

基于微液层模型的单汽泡生长数值模拟研究

核态沸腾换热在传热传质方面有着重要的作用,其发生机理和传热传质过程仍是研究的重点。随着实验手段的提高,微液层模型得到了广泛的关注。通过对微液层中传热传质的分析,建立了微液层厚度与热流密度和气化率之间的关系。利用界面扩散法对汽液相界面进行追踪,并在汽泡与加热壁面之间构建微液层模型,研究在核态沸腾条件下,微液层的变化对汽泡生长和加热壁面温度分布的影响。结果表明,数值模拟得到的汽泡生长过程和加热壁面温度分布与实验结果吻合得很好,初步验证了模型的正确性。并通过数值模拟,进一步分析了汽泡生长过程中微液层、干性区域和汽泡底部半径的变化规律以及壁面温度的分布情况。

国产超临界600MW机组高压给水管道的设计优化

结合珠海电厂一期3号、4号机组的设计,对国产超临界600MW机组高压给水管道系统设计及布置进行优化,经过优化设计,其主给水管道OD508mm×50mm仅用186.4m,既能保证系统运行的稳定性与安全性,又节约投入成本、方便施工。优化设计可为国产超临界600MW机组高压给水管道设计提供借鉴。

发电厂水系统水击简化计算模型研究

通过对发电厂水系统水击发生原理进行分析,提出水击的简化计算模型,并比较不同容量机组几种水系统发生水击时水击压力对管道的影响,还讨论了设计和运行过程中减小水击影响的有效措施。此简化模型可为设计过程中充分考虑水击对管道的影响提供理论依据。

单个气泡上升行为的可视化实验研究

采用高速摄相机和粒子图像测速技术(PIV技术)对静水中单个气泡的上升行为进行了观测探究。通过分析实验数据发现了气泡的形状变化与其上升速度间的关系:气泡形状越扁平,上升速度越快。此外,随着生成气泡的针头内径变大,生成气泡的尺寸也会随之增大,但其平均上升速度会随针头内径的增大而先减小后增大。通过对比分析不同工况下的实验数据发现:气泡在半径为2.2~2.3 mm之间时,具有最小上升速度,约为0.22 m/s。通过对气泡上升速度函数进行傅里叶分析发现了气泡上升速度的波动周期与气泡大小之间的关系:气泡越大,速度波动频率越大,波动周期越小。通过PIV技术对静水中上升气泡周围的流场进行逐帧分析,发现气泡周围周期性的出现环状流场,并总结得出了气泡上升方向与流场变化间的联系。

同一燃耗区域核燃料包壳破损建模分析

核反应堆燃料包壳是构成反应堆安全的重要屏障,一旦发生破损,放射性裂变产物就会释放到一回路的冷却剂中。本文通过一回路^(134)Cs/^(137)Cs比值确定破损燃料棒所在燃耗区域,对该燃耗区域裂变产物的产生、裂变产物进入芯块间隙、一回路核素平衡分别进行建模,然后,利用建立的数学模型对破口处裂变产物向一回路释放过程进行分析,得出破口的大小和破损根数及所在燃耗区域,并以压水堆核电站燃料包壳破损的数据进行验证,证实了模型的合理性。

高性能轻水堆中子物理-热工水力耦合行为分析

针对1种典型的"三流程"超临界水堆——高性能轻水堆(HPLWR)开发了中子物理-热工水力耦合分析程序,并对其堆芯进行了核热耦合计算。基于该程序开展了传热关系式敏感性研究,得出适用于HPLWR核热耦合的传热关系式,进而对HPLWR进行中子物理-热工水力耦合行为计算,得出了一些关键参数沿轴向的分布规律。结果表明:开发的程序可较好地分析高性能轻水堆的中子物理-热工水力耦合行为。