一体化压水堆蒸汽发生器的热工水力瞬态特性分析.pdfVIP

第 19 卷 第 5 期 核 动 力 工 程 Vol . 19. No . 5 1 9 9 8 年 10 月 Nuclear Power En ineerin Oct . 1 9 9 8 g g 一体化压水堆蒸汽发生器的热工 水力瞬态特性分析① 解 衡 张金玲 贾斗南 苏光辉 喻真烷 秋穗正 ( 西安交通大学 , 710049) 摘要 一体化压水堆的设计是将蒸汽发生器及稳压器等一回路所有部件都放入压力容器 内, 以提高安全性 。采用可以精确模拟直流蒸汽发生器二次侧水的饱和点、蒸干点位置等重要参 数随时间变化的可移动边界差分法 , 选用适合各种换热工况的一整套换热关系式 , 建立了可以模 拟一体化压水堆直流蒸汽发生器的稳态及瞬态热工水力特性的物理及数学模型 , 并编制了计算程 序 。经对 Babcock 和 Wilcox 公司 19 管直流蒸汽发生器实验装置进行的计算表明: 本程序的计算结 果与相应的实验数值及其它计算程序的计算结果相比较 , 符合很好 。 关键词 一体化压水堆 直流蒸汽发生器 热工水力 计算程序 瞬态分析 1 引 言 最近的研究表明 , 直管式直流蒸汽发生器由于结构简单 , 一次侧冷却剂只需一次下降经 过蒸汽发生器 , 从而减少了流动阻力 , 增大了自然循环能力 , 因此被优先考虑作为一体化压 水堆采用的蒸汽发生器 。 在直管式直流蒸汽发生器的设计中 , 由于没有汽水分离装置 , 二次侧出口必须保持一定 的过热度 , 以确保蒸汽的品质 。因此 , 蒸干点的位置必须保持在蒸汽发生器内, 并距二次侧 流体出口一定距离 , 这是保障二次侧出口蒸汽品质的关键 。所以精确模拟瞬态工况时二次侧 水蒸干点位置随时间的变化是十分重要的。同时 , 由于直流蒸汽发生器二次侧与管壁换热包 括过冷水对流 、过冷沸腾 、泡核沸腾 、强迫对流蒸发 、缺液区换热和过热蒸汽对流等 6 种工 况 , 各种工况下的工质换热情况相差很大 , 因此有必要找出各种工况间边界点的位置 ,并作 为计算时所取控制体的边界 。这样 , 同一个控制体内只有一种换热工况 ,减少了计算误差 。在达 到同样精度的要求下 ,可以大大减少控制体数 , 节省计算量 。采用可移动边界差分法 ,将两个 控制体之间的界面位置作为变量 ,与一二次侧流体的流动及热力学参数一起对时间进行差分 , 就可以达到这样的目的。本文正是采用这样的可移动边界有限差分法 ,编制了直流蒸汽发生器 稳态及瞬态热工水力程序 。采用 Babcock 和 Wilcox 公司直管式直流蒸汽发生器实验装置的结 构及流动边界条件进行验证计算 ,其计算结果与实验数据及文献[ 1] 的计算结果符合较好 。 注 : ①本文工作得到核工业科学基金经费资助 。 1996 年 7 月 2 日收到初稿 , 1997 年 4 月 2 日收到修改稿 。 4 14 核 动 力 工 程 Vol . 19. No . 5. 1998 2 计算模型 2 . 1 基本控制方程 基本假设为 : ①工质的物性参数采用沿管长方向的一维模型 ; ②换热管无轴向导热 ; ③ 忽略蒸汽发生器向周围环境散热 ;