含有一种不凝性气体的蒸汽在竖直管内强迫对流冷凝的实验的研究.pdfVIP

中国工程热物理学会 传热传质学 含喜丙嚣歪辫纂零 鹩萋鎏薪荛直 袁世平t陈玉宙” 中国原子能科学研究院 }清华大学热能工程系109084#北京275信箱59分箱102413 Tel：(OlO)6277556669357635 ciae．ac E-mail：spyuan@iriscn,chenyz@iris．ciae．ac．cn 【摘要】在内径为49mm的竖直圆管内进行了含有不凝性气体的蒸汽冷凝实验，研究 了系统压力、空气含量和蒸汽流量对蒸汽冷凝换热的影响。结果表明了不凝性气体对 蒸汽冷凝有明显的抑制作用，提高系统压力会促进蒸汽的冷凝。 【关键词】竖直管@凝In ， 1前言 含有不凝性气体的蒸汽冷凝是先进反应堆非能动安全壳冷却系统(PCCS)中重要 的换热模式。在沸水堆中，安全壳内一旦发生失水事故，含有不凝性气体的蒸汽将通 过管道从安全壳流向冷凝器并在其中发生冷凝，以降低安全壳内部压力。当蒸汽中含 有不凝性气体时，随着来自容积内的蒸汽在管壁不断冷凝，不凝性气体会在液膜表面 虮 孔矗班t什 图1实验回路简图 2如 不断积累，蒸汽冷凝效率将大大降低。过去，人们对纯净蒸汽冷凝做了大量研究，但 是对含有不凝性气体的蒸汽冷凝研究得很少。近几年，出于对反应堆安全的关心，研 究人员对含有不凝性气体的蒸汽冷凝做了一些研究‘1—1并提出了一些计算模型和公式， 但是迄今为止得到的实验数据仍然非常有限，对这些计算模型和公式缺乏充分的实验 验证。 2实验回路 如图1所示，本实验系统由一回路，二回路和空气供给回路组成。在一回路，从 蒸汽发生器产生的蒸汽向上流过孔板流量计，经过水平管段再向下流动，通过水力稳 定段后进入冷凝实验段，然后通入气液分离器，空气排向大气而冷凝液再通过泵重新 送入蒸汽发生器。二回路为冷却水回路，包括冷凝实验段外套管、热交换器、稳压器 、水箱、循环泵、流量计以及阀门等。在空气供给回路，空气经空气压缩机送出，经 流量计进入预热器加热，然后从水平管顶部进入一回路。对一回路和冷凝段外套管外 包硅酸盐材料进行保温，以减少向环境的散热损失。 冷凝实验段为一套管结构，如图2所示．冷却水自上而下流经环形通道，蒸汽在 内管进行冷凝。内管内径为49mm，外径为55ram，长度为3．5m；外套营内径为67ram。 为了测量冷凝段管内气体温度及壁温温度，在冷凝管的中心全长度上安装一根中1．5x 0．2的不锈钢管：在冷凝管外壁纵向全长度上也镶嵌有一根中1．8x0．2的不锈钢管。 通过铠装热电偶在不锈钢管内移动测出冷凝管中心及壁面温度的分布。 蒸汽发生器加热功率由硅整流电源提供，最太功率可达15000(A)X(、，)。为{；}证 蒸汽进入冷凝段之前为干蒸汽，并消除空气与蒸汽热不平衡性，空气进入一回路之前 对其进行加热：同时，在一回路的上升段和水平段布置了补偿加热片，以弥补散热损 失。 中心蛾 搀电 f璧 图2沿冷凝管长度方向温度测量位置示意图 3实验测量 本实验测量参数为：蒸汽发生器进出口温度Tl和T2以及液位压差信号△P：给水 231 流量Q，；冷凝管进口蒸汽流量QT、温度T3和压力P3#冷却水流量Q。、进出口温度T6 和T7；空气进入一回路时的温度T5和流量Q。；冷凝段壁面及中心沿轴向的温度变化； 蒸汽发生器的加热功率和空气预热器的加热功率。 主要实验参数范围：一次侧系统压力为0．1～o．5MPa；蒸汽发生器的功率2～15k