螺旋管式直流蒸汽發(fā)生器建模與仿真研究.pdf

1、螺旋管式直流蒸汽發(fā)生器(Helical Coil tube type once-through Steam Generator，HCSG)因其特殊的幾何結構使得工質在管內流動過程中受離心力作用產生二次環(huán)流而強化換熱，此外，它還具有結構緊湊、可容忍熱膨脹等優(yōu)點，因此很多反應堆裝置選擇了HCSG，尤其是在一體化布置的壓水堆中。
　　為了準確分析壓水堆中HCSG的運行特性，本文選擇了四方程漂移流模型作為兩相流的計算模型，將二次側傳熱區(qū)域

2、劃分為單相液、兩相和過熱蒸汽區(qū)段，并考慮了欠熱沸騰和缺液區(qū)的傳熱，選取了適用于描述壓水堆HCSG的傳熱和壓降關系式，采用了固定邊界的建模方法，以交錯網格、全隱式、二階迎風格式對基本方程組進行離散。對于單相區(qū)，將離散后的非線性方程組轉化為關于密度的非線性方程，采用弦截法進行求解，對于兩相區(qū)轉化為關于壓力、空泡份額和焓的非線性方程組，采用擬牛頓法進行求解。
　　本文利用C＃編寫了HCSG的動態(tài)仿真程序(Thermal Hydrauli

3、cperformance analysis code of helicalcoil Once-Through Steam Generator,TH-OTSG)。以國際革新與安全反應堆(International Reactor Innovative and Secure，IRIS)的HCSG為參考對象進行穩(wěn)態(tài)和動態(tài)的仿真實驗。將滿功率計算值與設計值和文獻參考值進行對比，結果符合良好；其余穩(wěn)態(tài)工況考慮 IRIS冷卻劑平均溫度和蒸汽壓力均恒

4、定的控制方案，給出了從100％FP到20％FP、以20％FP為間隔的不同負荷下溫度等熱工參數(shù)的分布特性。動態(tài)仿真以HCSG二次側給水流量、一次側冷卻劑入口流量、二次側給水焓、一次側冷卻劑入口焓、二次側出口蒸汽壓力分別作為單一擾動量進行±10％階躍響應特性分析，動態(tài)變化過程符合熱工水力學及其定性機理分析結果，并且與RELAP5程序所得結果符合良好。仿真結果表明了TH-OTSG可以合理仿真壓水堆HCSG的熱工水力特性，并能夠作為控制系統(tǒng)設計