收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

聚变堆偏滤器过冷流动沸腾临界热流密度模拟分析

王彭通  
【摘要】:聚变堆偏滤器承受极高热负荷,当所受热载超过临界热流密度(CHF)时,会出现偏离泡核沸腾(DNB,传热恶化的形式之一)现象,从而致使换热系数发生骤降,管道温度飞速增高,最终导致偏滤器损坏,极大威胁着聚变装置的运行寿命。临界热流密度是偏滤器安全评审中重要的热工水力参数,因此研究临界热流密度对偏滤器冷却系统设计、安全运行具有重要意义。本文以水作为冷却介质,分析了过冷流动沸腾临界热流密度传热理论与模型,在高质量流速高热负荷条件下,通过运用Fluent软件,采用欧拉多相流模型结合临界热流密度及其两相相互作用模型对竖直向上单边加热光滑管和内插扭带管的CHF和压降进行了研究。(1)热力学参数对过冷流动沸腾CHF的影响利用Fluent软件,对模型进行了有效性验证,分析了固体组件的温度场。对过冷沸腾传热规律进行了分析。探讨了内插扭带管质量流速与入口过冷度对CHF的影响规律。研究结果如下:在冷却管横截面上有两种冷却模式:欠热泡核沸腾区和液体单相对流传热区,在靠近热载面区域,欠热泡核沸腾起主要作用。远离热载面区域,液体单相对流传热为主要冷却模式。随着热载的增大,横截面上欠热泡核沸腾区域逐渐扩大;临界热流密度随着质量流速的增大而变大,在其他水力学参数相同时,质量流速为G=9756 kg/m~2 s比质量流速G=9000 kg/m~2 s发生DNB的位置滞后37.33%,同时,比质量流速G=8000 kg/m~2 s发生DNB的位置滞后104.76%;临界热流密度随入口过冷度的增加而增大,在其他水力学参数相同时,入口过冷度ΔT_(sub,in)=157 K比入口过冷度ΔT_(sub,in)=107 K发生DNB的位置滞后85.63%,比入口过冷度ΔT_(sub,in)=57 K发生DNB的位置滞后91.19%。(2)结构参数对过冷流动沸腾CHF的影响在高质量流速高热负荷条件下,研究了长径比、内插扭带管的扰动比和扭带宽度比对CHF的影响。研究结果如下:与光滑管内流场相比较,内插扭带管能有效地推迟偏离泡核沸腾(DNB)发生,延迟传热恶化;临界热流密度随着长径比的增加而减小,且长径比越小,其对壁面温度急剧上升的延迟作用越明显。在其他参数相同时,管道长径比L/D=21.4要比管道长径比L/D=27.3发生DNB的位置滞后69.86%,比L/D=36发生DNB的位置滞后169.51%;减小扰动比可延迟内插扭带管的壁温飞升,增加临界热流密度,且较小的扰动比对CHF的影响更大。在其他参数相同时,扰动比y=6比y=10发生DNB的位置滞后27.88%,比光滑管发生DNB的位置滞后120.64%;内插扭带管扭带宽度比的增大可延迟管道内壁壁温飞升,使临界热流密度增加。在其他参数相同时,扭带宽度比w=0.43比w=0.29发生DNB的位置滞后36.04%,比光滑管发生DNB的位置滞后141.66%。(3)过冷流动沸腾压降分析分析了光滑管与内插扭带管结构参数(长径比、扰动比、扭带宽度比)与热力学参数(质量流速、入口过冷度)对过冷流动沸腾压降的影响。研究结果如下:随着长径比的增加,进出口压降不断增加。在其他参数不变时,长径比L/D=36比L/D=27.3的压降大121.87%,比L/D=21.4的压降大221.76%;随着扰动比的减小,内插扭带管进出口间的压降不断增加。在其他参数不变时,扰动比y=2比y=6的压降大19.74%,比y=10的压降大21.89%;随着扭带宽度比的增加,进出口压降也不断增加。在其他参数不变时,宽度比w=0.86比w=0.43的压降大3.83%,比w=0.29的压降大10.80%;随着质量流速的增加,进出口压降增加。在其他参数不变时,质量流速G=12000 kg/m~2 s比G=9756 kg/m~2 s的压降大20.21%,比G=8000 kg/m~2 s的压降大68.85%;随着入口过冷度的减小,进出口压降增加。在其他参数不变时,入口过冷度ΔT_(sub,in)=57 K比ΔT_(sub,in)=107 K的压降大18.02%,比ΔT_(sub,in)=157 K的压降大24.86%。图[42]表[5]参[60]。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 赵国正;王博;刘国强;雷鸣;;基于棒束元件的反应堆临界热流密度经验公式修正研究[J];科学技术创新;2019年15期
2 彭云康,陈炳德;管内竖直向上流动水的临界热流密度研究[J];核动力工程;1995年01期
3 张金玲,郭玉君,秋穗正,苏光辉,贾斗南,喻真烷;反应堆临界热流密度的计算方法研究[J];西安交通大学学报;1995年05期
4 张伯义;长棒束临界热流密度实验研究[J];中国核科技报告;1990年00期
5 张伯义;长棒束临界热流密度实验研究[J];中国核科技报告;1991年S3期
6 赵华,叶树荣,李忠朋,程良成;自然循环临界热流密度实验研究[J];核动力工程;1991年03期
7 林宗虎,王栋,陈学俊;临界热流密度值模化方法研究[J];西安交通大学学报;1987年05期
8 叶树荣;关于核电站燃料棒束临界热流密度研究中一些问题的讨论[J];核动力工程;1989年03期
9 李炳书 ,陈忠民 ,俞尔俊 ,宋玺清;临界热流密度实验[J];核动力工程;1981年04期
10 李忠朋;管内流动轴向热流密度非均匀分布对临界热流密度的影响[J];核动力工程;1982年02期
11 吴小洪;赵二雷;昝元峰;李朋洲;卓文彬;;低压临界热流密度影响因素分析研究[J];核动力工程;2017年S2期
12 郭亚军;徐应坤;毕勤成;高彬;;竖直方管内两相流动临界热流密度的实验研究[J];西安建筑科技大学学报(自然科学版);2013年01期
13 李元阳;刘振华;;二维滞止区高速喷流沸腾临界热流密度的实验研究[J];工程热物理学报;2013年11期
14 卢冬华,黄彦平,白雪松,徐显启;小流速工况下窄间隙矩形通道临界热流密度研究[J];核动力工程;2004年04期
15 刘亮;张妍;幸奠川;黄志刚;;一种特殊的非对称加热矩形通道临界热流密度实验研究[J];核动力工程;2016年S2期
16 刘文兴;赵大卫;苏光辉;黄彦平;;流量波动作用下临界热流密度特性理论模型开发与验证[J];核动力工程;2016年05期
17 肖波齐;陈炳强;;基于泊松与分形分布研究池沸腾临界热流密度[J];三明学院学报;2011年02期
18 周涛,苏光辉,廖义香,张维忠,秋穗正,贾斗南;环形通道内液钠的临界热流密度的灰色相关分析和灰色模型的建立(英文)[J];中国核科技报告;1999年S4期
19 刘文兴;赵大卫;苏光辉;黄彦平;;流量波动作用下临界热流密度特性理论计算与分析[J];核动力工程;2016年06期
20 刘振华;李元阳;汪国山;庞乐;;纳米特性表面圆柱型高速喷流沸腾临界热流密度的实验研究[J];工程热物理学报;2014年11期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 杨兵;陈玉宙;赵民富;毕可明;张东旭;;管内临界热流密度的试验研究[A];中国核科学技术进展报告(第五卷)——中国核学会2017年学术年会论文集第10册(核测试与分析分卷、核安全分卷)[C];2017年
2 盛建鹏;窦金元;王宝;张新磊;;自然循环临界热流密度特性研究[A];第十四届全国反应堆热工流体学术会议暨中核核反应堆热工水力技术重点实验室2015年度学术年会论文集[C];2015年
3 张蕊;田文喜;秋穗正;苏光辉;;基于CFD方法的棒束通道内临界热流密度预测[A];第十五届全国反应堆热工流体学术会议暨中核核反应堆热工水力技术重点实验室学术年会论文集[C];2017年
4 杨兵;赵民富;陈玉宙;毕可明;张东旭;杜开文;;垂直圆管向上流动的干涸试验研究[A];第十五届全国反应堆热工流体学术会议暨中核核反应堆热工水力技术重点实验室学术年会论文集[C];2017年
5 谢峰;徐建军;黄彦平;杨祖毛;王鸿韬;;螺旋绕肋棒束燃料组件临界热流密度特性研究[A];中国核科学技术进展报告(第五卷)——中国核学会2017年学术年会论文集第3册(核能动力分卷)[C];2017年
6 肖红;王一鸣;鲍杰;付浩;;对临界热流密度关系式FC2002r的审评研究[A];第十五届全国反应堆热工流体学术会议暨中核核反应堆热工水力技术重点实验室学术年会论文集[C];2017年
7 陈丽娟;田兆斐;赵博康;邓硕;;竖直加热管道内干涸型临界流动沸腾数值分析[A];第十五届全国反应堆热工流体学术会议暨中核核反应堆热工水力技术重点实验室学术年会论文集[C];2017年
8 谢峰;徐建军;黄彦平;杨祖毛;王鸿韬;;紧密排列棒束燃料组件临界热流密度实验研究[A];第十五届全国反应堆热工流体学术会议暨中核核反应堆热工水力技术重点实验室学术年会论文集[C];2017年
9 彭传新;陈炳德;卓文彬;昝元峰;鲁晓东;黄彦平;;复杂条件下Dryout型沸腾临界理论模型研究[A];第十五届全国反应堆热工流体学术会议暨中核核反应堆热工水力技术重点实验室学术年会论文集[C];2017年
10 骆邦其;;临界热流密度关系式与DNBR热工裕量[A];全面建设小康社会:中国科技工作者的历史责任——中国科协2003年学术年会论文集(上)[C];2003年
中国博士学位论文全文数据库 前6条
1 张钊;过载对窄通道内汽—水两相流动沸腾临界热流密度影响研究[D];南京航空航天大学;2018年
2 秋雨豪;受热平板上液体喷流沸腾临界热流密度的研究[D];上海交通大学;2007年
3 谭鲁志;流动沸腾临界热流密度的流体模化研究[D];山东大学;2013年
4 王瑜;机载闭式喷雾冷却系统性能实验及特性研究[D];南京航空航天大学;2016年
5 张伟;微槽表面喷雾冷却换热特性研究[D];中国石油大学(华东);2013年
6 高明;电场中弯月面蒸发特性及肋表面与光滑表面沸腾换热的实验与理论研究[D];上海交通大学;2014年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 王彭通;聚变堆偏滤器过冷流动沸腾临界热流密度模拟分析[D];安徽理工大学;2019年
2 韩丞智;机器学习在液态金属氧浓度预测以及海洋条件下临界热流密度预测中的应用[D];华北电力大学(北京);2019年
3 赵璇;沸腾传热过程临界热流密度提升的新方法研究[D];河北工程大学;2018年
4 陈丽娟;竖直加热管道内干涸型临界沸腾数值分析[D];哈尔滨工程大学;2018年
5 龚亚丽;表面特性对热面向下沸腾临界热流密度影响的实验研究[D];清华大学;2017年
6 李妍;燃料元件临界热流密度关系式的拟合[D];华北电力大学(北京);2015年
7 HAFIZ HASEEB UR REHMAN;压力容器外部冷却汽液两相流的数值模拟研究[D];华北电力大学(北京);2018年
8 石竟达;基于三维等结构的反应堆中子行为及传热耦合研究[D];上海电力学院;2018年
9 汪广怀;弧形表面临界热流密度数值研究[D];中国科学技术大学;2017年
10 宋军辉;逆载对矩形管道内汽水两相流临界热流密度的影响[D];南京航空航天大学;2017年
中国重要报纸全文数据库 前1条
1 彦黄;彦平;临界热流密度试验成功[N];中国矿业报;2003年
中国知网广告投放
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978