密度鎖內(nèi)水力特性的研究.pdf

1、密度鎖是實(shí)現(xiàn)反應(yīng)堆固有安全的一個(gè)重要部件，它的“關(guān)閉”和“開啟”不需要任何能動(dòng)設(shè)備和操作人員的干預(yù)，而完全依靠反應(yīng)堆自身的運(yùn)行特性來控制。因此，將密度鎖應(yīng)用于現(xiàn)有分散式壓水堆的非能動(dòng)余熱排出系統(tǒng)中，對(duì)提高下一代反應(yīng)堆的固有安全具有重要意義。密度鎖能否成功被應(yīng)用主要取決于兩個(gè)條件：密度鎖內(nèi)能否形成穩(wěn)定的冷熱流體交界面；交界面在密度鎖內(nèi)能否達(dá)到水力平衡。
　　 本論文主要采用實(shí)驗(yàn)研究和理論分析相結(jié)合的方法，對(duì)密度鎖成功應(yīng)用的兩個(gè)條件

2、進(jìn)行研究，包括對(duì)密度鎖內(nèi)流體分層特性、分層形成機(jī)理以及水力平衡特性的研究。
　　 首先，對(duì)密度鎖內(nèi)分層形成過程進(jìn)行可視化實(shí)驗(yàn)研究，并在實(shí)驗(yàn)研究的基礎(chǔ)上建立了傳熱機(jī)理模型，對(duì)密度鎖內(nèi)冷熱流體間的傳熱特性進(jìn)行理論分析。研究結(jié)果表明：密度鎖內(nèi)工質(zhì)自上而下可以分為三層：混合層、界面層和恒溫層。界面層就如同閥門中的瓣膜一樣，隔離著其上、下的熱冷流體。密度鎖內(nèi)分層形成機(jī)理主要是其內(nèi)存在傳熱方式由對(duì)流到導(dǎo)熱的轉(zhuǎn)變點(diǎn)，從而造成其內(nèi)豎直方向上工質(zhì)

3、溫度上升速率的差別，最終形成分層：采用變通道截面的密度鎖能有效地控制傳熱方式轉(zhuǎn)變點(diǎn)的出現(xiàn)位置。另外，對(duì)分層穩(wěn)定性的研究表明密度鎖內(nèi)存在高幅脈動(dòng)和低幅脈動(dòng)兩種不穩(wěn)定性，高幅脈動(dòng)的發(fā)生將加劇冷熱交界面處的傳熱。
　　 然后，根據(jù)分層特性的研究對(duì)密度鎖的結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，并將優(yōu)化后密度鎖應(yīng)用于非能動(dòng)余熱排出系統(tǒng)中，建立模擬實(shí)驗(yàn)回路，對(duì)其水力平衡特性進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究。研究結(jié)果表明：密度鎖內(nèi)的水力平衡是一種動(dòng)態(tài)平衡，而且在一定范圍內(nèi)具有自穩(wěn)定特性

4、，即當(dāng)反應(yīng)堆運(yùn)行參數(shù)與密度鎖內(nèi)的水力平衡條件存在小幅度的偏離時(shí)，不需要外界動(dòng)力的干預(yù)，僅僅借助密度鎖內(nèi)熱/冷界面位置的改變，便能重新達(dá)到水力平衡，使密度鎖“關(guān)閉”?；趧?dòng)平衡和自穩(wěn)定特性，提出了一種密度鎖內(nèi)水力平衡的建立方法--自平衡啟動(dòng)方法，并通過理論分析給出了實(shí)現(xiàn)自平衡啟動(dòng)所需要滿足的條件。同時(shí)對(duì)該方法進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，結(jié)果表明：當(dāng)啟動(dòng)流量滿足自平衡啟動(dòng)條件時(shí)，通過自平衡啟動(dòng)方法可以成功建立密度鎖內(nèi)的水力平衡。
　　 最后，在