飽和蒸汽在過冷液面直接接觸冷凝瞬態(tài)特性及二維溫度場的研究.pdf

1、非能動安全是二十世紀八十年代提出的一種旨在提高核電站安全性和可靠性的新概念，當核反應(yīng)堆處于失水狀態(tài)時，利用堆芯補水箱(CMT)內(nèi)含硼水的重力特性對堆芯進行非能動注水，實現(xiàn)應(yīng)急堆芯冷卻。在注水初期，由于蒸汽在過冷液面上的快速冷凝，導(dǎo)致CMT內(nèi)壓力劇烈變動，注水流量小，影響反應(yīng)堆安全。在目前，對飽和蒸汽直接接觸凝結(jié)還很不了解，有必要對此進行深入的研究。本文對不同的模式和條件下，CMT內(nèi)飽和蒸汽在過冷液面上直接接觸冷凝的瞬態(tài)特性進行了實驗研究

2、和數(shù)值模擬，研究結(jié)果將有助于核電站非能動安全系統(tǒng)和其他工業(yè)設(shè)備的設(shè)計。 實驗研究了飽和蒸汽在CMT內(nèi)過冷液面上凝結(jié)時的凝結(jié)特性、壓力響應(yīng)及溫度分布。實驗參數(shù)范圍為：PRZ初始壓力P=0.2～0.6MPa，CMT初始液溫T=20～80℃。實驗內(nèi)容包括：加遮流板實驗、無遮流板實驗、多孔噴頭實驗。 在不同的模型和不同的初始條件下，過冷液軸向溫差、溫升等都顯示出不同的特性。用一維非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱方程來計算加遮流板不排水(有汽空間)熱水

3、層厚度，計算值落在預(yù)測值的±23％以內(nèi)。 在不同模型時，如：小破口排水、加裝遮流板、使用多孔噴頭對系統(tǒng)壓力響應(yīng)特性都有很大的影響。排水和使用多孔噴頭會增加壓力平衡時間，而加裝遮流板則會縮短壓力平衡時間。在可視化實驗中隨著PRZ初始壓力的增加，以及CMT初始溫度的增加，壓力平衡響應(yīng)時間減小。結(jié)論與前期實驗和高瑯瑯等[22]推導(dǎo)出的結(jié)論不同。在排水實驗中，排水量隨著PRZ初始壓力的升高而增加，隨著CMT初始溫度的增加而增加。加裝遮流

4、板后，排水量較無遮流板時有很大程度的提高。說明加遮流板對CMT排放性能的提高是非常顯著的。 通過比較RT值的大小，將凝結(jié)模式分為：蒸汽供應(yīng)限制模式、凝結(jié)限制模式、壓力平衡模式。在不同模型的實驗中，壓力平衡前凝結(jié)換熱系數(shù)變化有如下規(guī)律：PRZ初始壓力相同時，系數(shù)隨著CMT初始溫度的升高而減?。辉贑MT初始溫度一定時，PRZ初始壓力越高，凝結(jié)換熱系數(shù)越大。通過對凝結(jié)換熱系數(shù)的瞬態(tài)研究，在不排水，有汽空間的實驗條件下，壓力平衡前的凝結(jié)