超臨界水冷堆類三角形子通道內(nèi)流動摩擦阻力特性研究.pdf

1、超臨界水冷堆(Supercritical Water-cooled Reactor,SCWR)熱效率高，系統(tǒng)簡單，安全性好，是第四代核能系統(tǒng)唯一水冷反應堆堆型，也是我國重點研發(fā)的堆型之一，發(fā)展前景廣闊。SCWR堆芯流道復雜狹小，堆芯棒束承受高熱流密度和強核熱耦合，熱工水力是技術(shù)研發(fā)難點。本文通過試驗手段，對 SCWR類三角形子通道中流動摩擦阻力特性進行深入研究，研究結(jié)果可為SCWR的堆芯熱工水力設計及安全運行提供試驗依據(jù)。在壓力為11~

2、28MPa跨臨界壓力工況下，熱流密度為200~800kW/m2，質(zhì)量流速為700~1300kg/(m2·s)的參數(shù)范圍內(nèi)，通過試驗研究的方法對棒徑8mm，柵距比為1.4的類三角形子通道內(nèi)水的流動摩擦阻力特性開展了系統(tǒng)研究，分析了子通道內(nèi)水流動摩擦阻力特性。將試驗數(shù)據(jù)與經(jīng)典關(guān)聯(lián)式計算結(jié)果進行對比，評價了關(guān)聯(lián)式的預測能力和計算精度。提出適用于超臨界水冷堆堆芯非圓子通道內(nèi)摩擦阻力計算的關(guān)聯(lián)式，并校核了公式計算精度。
　　本文對堆芯類三角

3、形子通道內(nèi)水流動摩擦阻力特性進行了試驗研究，研究發(fā)現(xiàn)：子通道內(nèi)單相水摩擦壓降隨著流體焓值的升高而增大，摩擦阻力系數(shù)基本保持不變；壓力對單相水摩擦阻力特性影響較小，質(zhì)量流速越大單相水摩擦壓降越大。工質(zhì)干度對子通道內(nèi)兩相摩擦阻力特性影響較大，隨著干度的增加，子通道內(nèi)摩擦壓降增大，當干度達到一定值后，增加趨勢開始減弱。壓力對兩相摩擦倍率影響較大，隨著壓力的升高，摩擦壓降和兩相摩擦倍率減小；質(zhì)量流速和熱流密度對兩相摩擦倍率影響較小。超臨界水在低

4、焓值區(qū)為液態(tài)，摩擦阻力較小；超過臨界溫度之后呈氣態(tài)，摩擦阻力明顯增大；質(zhì)量流速對超臨界水摩擦壓降的影響相比壓力和熱流密度更為明顯。總結(jié)現(xiàn)有的經(jīng)典關(guān)聯(lián)式，將試驗數(shù)據(jù)與公式計算值進行對比，對公式預測性能進行評價。研究發(fā)現(xiàn)：現(xiàn)有的關(guān)聯(lián)式大多針對圓管和內(nèi)螺紋管，對類三角形子通道內(nèi)摩擦阻力特性預測效果不好，計算值與試驗數(shù)據(jù)相比誤差較大。超臨界水摩擦阻力關(guān)聯(lián)式預測效果相對較好，亞臨界單相水和氣液兩相摩擦關(guān)聯(lián)式預測能力較差。根據(jù)類三角形子通道內(nèi)摩擦阻