核安全級(jí)固定管板換熱器熱疲勞分析設(shè)計(jì).pdf

1、核電廠使用了大量的管殼式熱交換器。其中很多熱交換器在安全系統(tǒng)中起著熱量導(dǎo)出的功能，確保核電廠的正常、安全運(yùn)行。核安全級(jí)換熱器的設(shè)計(jì)是保證電廠安全運(yùn)行的重要因素之一。在設(shè)計(jì)核安全級(jí)熱交換器時(shí)，根據(jù)RCC-M和ASMEⅢ的要求，需要考慮系統(tǒng)瞬態(tài)波動(dòng)對(duì)熱交換器疲勞損傷的影響。計(jì)入疲勞分析中的熱應(yīng)力是由于設(shè)備金屬溫度的變化引起的，而非流體溫度的變化引起的。同時(shí)工程設(shè)計(jì)時(shí)，系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方一般只提供設(shè)備入口處的流量、溫度、壓力的瞬態(tài)，出口的瞬態(tài)需要設(shè)

2、備設(shè)計(jì)考慮。
　　熱交換器熱疲勞分析的起點(diǎn)是管側(cè)入口和殼側(cè)入口流體瞬態(tài)變化曲線，關(guān)注的重點(diǎn)區(qū)域是管側(cè)及殼側(cè)的入口水室和出口水室以及管板等。在以往的工程計(jì)算中，力學(xué)計(jì)算模型輸入的熱邊界條件為流固換熱系數(shù)邊界，認(rèn)為換熱系數(shù)為無(wú)限大，這樣流體瞬態(tài)變化可以瞬時(shí)的傳遞給固體，因此計(jì)算結(jié)果十分保守。基于這種保守計(jì)算的熱交換器的設(shè)計(jì)壽命受到限制，降低了核電廠的經(jīng)濟(jì)性。
　　在核電走出去的大背景下，核電站的設(shè)計(jì)在保證核安全的前提下，提高核電

3、廠建設(shè)的經(jīng)濟(jì)性。本論文采用集總參數(shù)與計(jì)算流體力學(xué)相結(jié)合的分析方法，為確定熱交換器疲勞分析計(jì)算的熱邊界條件建立了一套完整的計(jì)算流程與方法。該方法在已知管側(cè)入口和殼側(cè)入口流體瞬態(tài)的條件下，可以得到合理的管側(cè)出口和殼側(cè)出口流體瞬態(tài)變化以及疲勞分析重點(diǎn)關(guān)注區(qū)域的流固傳熱系數(shù)。
　　利用固定管板熱交換器管側(cè)和殼側(cè)出/入口的流體瞬態(tài)與局部流固傳熱系數(shù)作為第三類完備的熱邊界條件輸入力學(xué)計(jì)算模型，得到分析區(qū)域金屬的溫度應(yīng)力。按照RCC-M規(guī)范對(duì)關(guān)