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(chǎng)的研究.pdf

1、非能動(dòng)安全是二十世紀(jì)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(dāng)核反應(yīng)堆處于失水狀態(tài)時(shí)，利用堆芯補(bǔ)水箱(CMT)內(nèi)含硼水的重力特性對(duì)堆芯進(jìn)行非能動(dòng)注水，實(shí)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(dòng)，注水流量小，影響反應(yīng)堆安全。在目前，對(duì)飽和蒸汽直接接觸凝結(jié)還很不了解，有必要對(duì)此進(jìn)行深入的研究。本文對(duì)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(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究

2、和數(shù)值模擬，研究結(jié)果將有助于核電站非能動(dòng)安全系統(tǒng)和其他工業(yè)設(shè)備的設(shè)計(jì)。 實(shí)驗(yàn)研究了飽和蒸汽在CMT內(nèi)過冷液面上凝結(jié)時(shí)的凝結(jié)特性、壓力響應(yīng)及溫度分布。實(shí)驗(yàn)參數(shù)范圍為：PRZ初始?jí)毫=0.2～0.6MPa，CMT初始液溫T=20～80℃。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容包括：加遮流板實(shí)驗(yàn)、無遮流板實(shí)驗(yàn)、多孔噴頭實(shí)驗(yàn)。 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(jì)算加遮流板不排水(有汽空間)熱水

3、層厚度，計(jì)算值落在預(yù)測(cè)值的±23％以內(nèi)。 在不同模型時(shí)，如：小破口排水、加裝遮流板、使用多孔噴頭對(duì)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(huì)增加壓力平衡時(shí)間，而加裝遮流板則會(huì)縮短壓力平衡時(shí)間。在可視化實(shí)驗(yàn)中隨著PRZ初始?jí)毫Φ脑黾樱约癈MT初始溫度的增加，壓力平衡響應(yīng)時(shí)間減小。結(jié)論與前期實(shí)驗(yàn)和高瑯瑯等[22]推導(dǎo)出的結(jié)論不同。在排水實(shí)驗(yàn)中，排水量隨著PRZ初始?jí)毫Φ纳叨黾?，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(shí)有很大程度的提高。說明加遮流板對(duì)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(shí)驗(yàn)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?jí)毫ο嗤瑫r(shí)，系數(shù)隨著CMT初始溫度的升高而減小；在CMT初始溫度一定時(shí)，PRZ初始?jí)毫υ礁?，凝結(jié)換熱系數(shù)越大。通過對(duì)凝結(jié)換熱系數(shù)的瞬態(tài)研究，在不排水，有汽空間的實(shí)驗(yàn)條件下，壓力平衡前的凝結(jié)