低压低干度自然循环汽水两相流流量振荡特性.pdfVIP

　第 31 卷第 1 期 原 子 能 科 学 技 术 . 31, . 1 V o l N o 　1997 年 1 月 A tom ic Energy Science and T echno logy Jan. 1997 低压低干度自然循环汽水两相流 流量振荡特性 吴少融　贾海军　李怀萱　王　宁　姜胜耀　张佑杰　姚思民 (清华大学核能技术设计研究院, 北京, 100084) 实验研究了低压低干度汽水两相混合物在自然循环条件下产生密度波不稳定性时的流量振 荡特性。实验在大型热工水力学实验回路 HR TL 200 上以水为工质进行, 压力为 10—4 0 M Pa, 加热功率为 27—190 kW , 人口欠热度为 5—80 ℃, 加热段出口质量含汽率小于 5% 。实验参数范 围包括了 200 MW 核供热堆微沸腾工况运行的参数。获得了有关自然循环流量振荡模式、相对振 幅、振荡周期等振荡特性参数随系统压力、加热功率和冷却剂入口欠热度等热工参数变化的实验 结果。 关键词　核供热堆　自然循环　两相流　流动稳定性　振荡特性 随着低温核供热反应堆技术的发展, 低压低干度下自然循环系统的两相流流动稳定性问 [ 1, 2 ] [ 3 ] 题引起了人们越来越多的重视 。本文着重研究 200 MW 核供热反应堆 产生流动不稳定 现象时, 系统自然循环流量的振荡特性。 200 MW 核供热反应堆为一体化布置, 冷却剂自然循环。若在微沸腾工况下运行, 堆芯出 ( ) ( ) 口质量含汽率X e 很小 约 1% , 运行压力p 较低 2 5 M Pa , 上升段中将有较大的空泡份额, 有可能出现重力压头占优势的第一类密度波不稳定现象。 过去对两相流流动不稳定性的研究主要集中在高压、高干度区[ 4—6 ] , 对低压、低干度区两 相流流动不稳定性的研究尚不充分, 为加深对这一领域的了解, 确保 200 MW 堆的安全运行, 在大型热工水力学模拟实验回路 HR TL 200 上, 在较宽的参数范围内对低压低干度下自然循 环系统的两相流动稳定性问题进行实验研究。 1　实验回路 HR TL 200 实验回路系统流程图及主回路结构图示于图 1。整个系统由主回路、二次回 路、辅助回路、电源系统、测量控制系统和数据采集系统组成。主回路包括实验本体、上升段、汽 水分离器、电加热辅助稳压器、冷凝器、换热器和下降段等。回路中装有循环泵, 可进行自然循 环和强迫循环流动。 国家“八五”攻关项目 收稿日期:　收到修改稿日期: 第 1 期　　吴少融等: 低压低干度自然循环汽水两相流流量振荡特性 23 ( ) 在自然循环状态下, 冷却剂 去离子水 从加热本体下端进入加热段, 吸收热量后温度上 升、密度下降, 并沿上升段进入汽水分离器, 分离出的蒸汽进入冷凝器, 冷凝水与主流水混合后 进入换热器, 并把热量传给二回路冷却水, 最终传至大气。流出换热器的欠热水沿下降段返回 加热本体, 从而完成 1 个自然循环过程。 实验过程中, 包括压力、压差、温度、质量流量 qm 、电功率P 等所有测量参数均由计算机采 集和处理。通过远距离控制电动调节阀来调节换热器、冷凝器二次侧的冷却水流量, 实现对一 回路的系统压力及冷却剂入口欠热度 T sub 的控制。 图 1　HR TL 200 热工水力学实验回路流程图