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(jié)構(gòu)使得工質(zhì)在管內(nèi)流動(dòng)過程中受離心力作用產(chǎn)生二次環(huán)流而強(qiáng)化換熱，此外，它還具有結(jié)構(gòu)緊湊、可容忍熱膨脹等優(yōu)點(diǎn)，因此很多反應(yīng)堆裝置選擇了HCSG，尤其是在一體化布置的壓水堆中。
　　為了準(zhǔn)確分析壓水堆中HCSG的運(yùn)行特性，本文選擇了四方程漂移流模型作為兩相流的計(jì)算模型，將二次側(cè)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(guān)系式，采用了固定邊界的建模方法，以交錯(cuò)網(wǎng)格、全隱式、二階迎風(fēng)格式對(duì)基本方程組進(jìn)行離散。對(duì)于單相區(qū)，將離散后的非線性方程組轉(zhuǎn)化為關(guān)于密度的非線性方程，采用弦截法進(jìn)行求解，對(duì)于兩相區(qū)轉(zhuǎn)化為關(guān)于壓力、空泡份額和焓的非線性方程組，采用擬牛頓法進(jìn)行求解。
　　本文利用C＃編寫了HCSG的動(dòng)態(tài)仿真程序(Thermal Hydrauli

3、cperformance analysis code of helicalcoil Once-Through Steam Generator,TH-OTSG)。以國(guó)際革新與安全反應(yīng)堆(International Reactor Innovative and Secure，IRIS)的HCSG為參考對(duì)象進(jìn)行穩(wěn)態(tài)和動(dòng)態(tài)的仿真實(shí)驗(yàn)。將滿功率計(jì)算值與設(shè)計(jì)值和文獻(xiàn)參考值進(jìn)行對(duì)比，結(jié)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(fù)荷下溫度等熱工參數(shù)的分布特性。動(dòng)態(tài)仿真以HCSG二次側(cè)給水流量、一次側(cè)冷卻劑入口流量、二次側(cè)給水焓、一次側(cè)冷卻劑入口焓、二次側(cè)出口蒸汽壓力分別作為單一擾動(dòng)量進(jìn)行±10％階躍響應(yīng)特性分析，動(dòng)態(tài)變化過程符合熱工水力學(xué)及其定性機(jī)理分析結(jié)果，并且與RELAP5程序所得結(jié)果符合良好。仿真結(jié)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(shè)計(jì)