跨臨界過(guò)程相變行為的實(shí)驗(yàn)和數(shù)值研究.pdf

1、最近幾年來(lái)，在第四代先進(jìn)核能系統(tǒng)研發(fā)熱潮背景下，國(guó)內(nèi)外對(duì)第四代反應(yīng)堆系統(tǒng)開(kāi)展了大量研究工作。超臨界水冷堆作為第四代堆型中唯一的水堆，吸引了眾多之前以壓水堆為研究方向的研究人員的目光。超臨界流體有著一些優(yōu)秀的熱工水力性能，但是也相應(yīng)的帶來(lái)了一系列的問(wèn)題，冷卻劑跨臨界過(guò)程就是其中之一。尤其是冷卻劑跨臨界過(guò)程是超臨界水冷堆在事故情況下必然會(huì)面臨的情況，因此需要進(jìn)一步研究超臨界水冷堆在跨臨界過(guò)程中面臨的風(fēng)險(xiǎn)。
　　本論文針對(duì)超臨界氟利昂R

2、134a流體，因其較低的臨界溫度和壓力，進(jìn)行相關(guān)實(shí)驗(yàn)和系統(tǒng)程序的開(kāi)發(fā)、驗(yàn)證研究。首先搭建 STAFF（Sub/Supercritical Transient Facility of Freon）實(shí)驗(yàn)裝置，研究氟利昂 R134a在容器中經(jīng)歷泄壓跨臨界時(shí)流體的溫度壓力等參數(shù)的變化。其次，搭建SMOTH（Supercritical Model fluid Thermal-Hydraulics test facility）實(shí)驗(yàn)裝置，研究氟利昂R

3、134a在單管中流動(dòng)傳熱時(shí)，系統(tǒng)壓力跨臨界過(guò)程的傳熱特性。最后，對(duì)系統(tǒng)程序ATHLET在運(yùn)行工質(zhì)為氟利昂 R134a的跨臨界過(guò)程的適用性進(jìn)行評(píng)估，在此基礎(chǔ)上對(duì)ATHLET程序進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)，即通過(guò)增加氟利昂R134a的物性和傳熱、傳質(zhì)、阻力等相關(guān)模型，獲得超臨界氟利昂適用的系統(tǒng)程序ATHLET-SCF（SuperCritical Freon）。并將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和ATHLET-SCF程序進(jìn)行比較，進(jìn)一步驗(yàn)證了ATHLET-SCF程序在氟利昂R1

4、34a跨臨界過(guò)程中應(yīng)用的有效性。
　　論文的主要工作包括：
　　1.靜止容器內(nèi)跨臨界泄壓瞬態(tài)研究：自行設(shè)計(jì)和建立 STAFF實(shí)驗(yàn)裝置，開(kāi)展超臨界氟利昂R134a在靜止容器內(nèi)泄壓跨臨界實(shí)驗(yàn)，獲得泄壓瞬態(tài)時(shí)流體壓力溫度等參數(shù)的變化，并分析了各參數(shù)對(duì)泄壓過(guò)程的影響。
　　2.單管流動(dòng)傳熱跨臨界泄壓瞬態(tài)研究：自行設(shè)計(jì)和建立 SMOTH實(shí)驗(yàn)裝置，開(kāi)展超臨界氟利昂R134a在單管流動(dòng)傳熱時(shí)，系統(tǒng)壓力跨臨界瞬態(tài)實(shí)驗(yàn)，獲得降壓瞬態(tài)時(shí)單

5、管沿軸向的壁面溫度等參數(shù)的變化，并分析了流量、主流溫度和熱流密度對(duì)壁面溫度變化的影響。
　　3. ATHLET程序?qū)缗R界過(guò)程的開(kāi)發(fā)和適用性評(píng)價(jià)：分析ATHLET程序在運(yùn)行工質(zhì)為氟利昂R134a跨臨界過(guò)程的適用性，通過(guò)增加超臨界氟利昂R134a的物性計(jì)算子程序、傳熱、相間質(zhì)量轉(zhuǎn)換、阻力模型，獲得 ATHLET-SCF程序版本，最后利用本論文的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與ATHLET-SCF程序計(jì)算結(jié)果對(duì)比，驗(yàn)證程序的適用性和可靠性。
　　本文