圆管内向上流动的干涸试验研究

【摘要】： 由于临界热流密度(CHF)与反应堆安全密切相关，所以人们从实验和理论上都已经对该现象进行了广泛的研究。包括各种参数条件下的经验公式，对于不同机制下的理论研究以及更加基础的两相流动、两相传热、汽泡动力学等多方面的研究。但是在所有目前已经取得的成果中，还是存在适用范围的局限性以及精确性的问题，因此继续对CHF现象进行深入研究是很有必要的。 在反应堆事故工况下，冷却剂流量很低，含汽量很高，其临界机制与正常运行工况下的临界机制有所不同，不仅是一种主流控制临界工况，更由于其局部的各微观参数受上游流道的累积效果的影响而存在上游记忆效应。本论文的主要工作则是研究在低流量高含汽量工况下的临界热流密度现象。 针对低流量高含汽量工况，本论文试验在长度为2.1m，管径为0.014m的均匀受热圆管中得到93组CHF数据。实验中压力范围0.14-1.47MPa，流速0.086-0.777m／s，进口含汽量-0.37-0.43，出口含汽量0.41-1.0。本文主要对进口含汽量，出口含汽量以及流速等因素对CHF值的影响规律进行讨论。发现一般情况流速增大有利于CHF值的增大，而在高出口含汽量情况下则出现相反的趋势；进口含汽量增大则CHF值减小；而出口含汽量的影响则表现的更为复杂。 此外，基于目前已经存在的对于该工况下对临界机制的描述以及该工况下两相流动中传热传质的特性描述，本文提出了基于微元段内液膜流量，夹带以及沉积流量等参数的数值积分方法。通过参数影响趋势计算以及对临界热流密度值的计算与现有数据比较，认为该方法是有效的。本文中，并对Xo-L_B形式的HewittKearsey关联式的压力范围进行了拓展，相对其他公式其精确度更高。 针对目前文献中存在的大量的CHF经验公式以及图表，本文通过实验数据与Biasi公式，Sudo公式，CISE公式，Groenveled的95 Look-up Table以及HewittKearsey关联式计算值的对比，进行了对这些公式的评价，发现由于大部分的公式其临界的判断主要基于局部参数，没有考虑到上游记忆效应，计算结果存在显著误差。