自然循环工况下倒U型管蒸汽发生器的一次侧流量反转机理

在自然循环工况下,倒U型管蒸汽发生器(UTSG)的进出口存在负压降,使得UTSG内的部分倒U型管易发生倒流现象.针对特定的UTSG,定量地建立倒U型管进出口压差随一次侧质量流量变化的水动力曲线,并采用最佳估算程序Relap5对UTSG进行建模分析.针对同一给定的自然循环工况,分别采用UTSG入口总质量流量从高到低和从低到高两种质量流量加载方式趋近.研究发现,自然循环工况的质量流量加载方式对UTSG倒流的发生有显著影响;从低到高的质量流量加载方式会导致更多倒U型管发生倒流,产生更大的流动阻力;在其他运行参数相同的情况下,UTSG倒流反转为正流的临界质量流量远高于正流反转为倒流的临界质量流量;采用从高到低的质量流量加载方式到达自然循环工况更有利于避免UTSG倒流的发生.

自然循环工况下倒U型管蒸汽发生器管内倒流的数值计算分析

在自然循环工况下,倒U型管蒸汽发生器(inverted U-tube steam generator,UTSG)内有部分倒U型管会发生倒流现象,严重影响一回路系统的自然循环能力.采用计算流体力学(computational fluid dynamics,CFD)方法对自然循环工况下UTSG一次侧流体的流动特性进行三维数值模拟研究.结果表明:在低质量流量下,倒流集中发生在短管侧,而等长倒U型管中同时出现了倒流和正流的现象,这与入口腔室分配给各个倒U型管的初始质量流量有关.随着UTSG入口质量流量的增加,UTSG倒流管数减少;随着一次侧入口温度的升高,UTSG进出口压降为负值,压降绝对值逐渐增大,倒流管数增多.

低流量单相工况下倒U型管蒸汽发生器内倒流现象的数值模拟研究

针对倒U型管蒸汽发生器(UTSG)中的单相倒流现象实验结果,采用三维计算流体力学(CFD)数值模拟的方法对实验段的一次侧和二次侧进行等比例建模,选取Realizable k-ε模型进行湍流计算,完成了网格独立性验证。将数值模拟结果与实验数据进行对比发现计算值与实验值吻合良好。同时对热工参数的影响进行研究,研究结果表明:临界流速随UTSG一次侧入口温度的升高以及二次侧温度的降低而增大;一次侧操作压力对临界流速的影响很小。