堵管对蒸汽发生器工作效率影响仿真分析研究.pdf

中困1=程热物理会议 传热传质学 学术会议论文 编n．：063035 堵管对蒸汽发生器工作效率 ’影响仿真分析 郭海红，姜任秋，宋京凯，姚祺峰，薛松龄 (哈尔滨T程人学热能技术{iJf究所．黑尼江，．哈尔滨，150001) (I乜I再：0451 摘要：‘证式自然循环蒸汽发生器伍工作中会由于U形管的腐蚀而进行堵管维修，其结果影响到蒸 汽发生器的工作效率和整个装置的工作效率。奉文对蒸汽发生器建立数学模型，并对其仿真。得到 不Ird堵管量下，蒸汽发生器一匣}路冷却剂流量、二pI路侧丁作压强、蒸汽产量、蒸汽品质以及有效 功率和-二次侧水位的变化的响应曲线，对变化规律进行分析，它对蒸汽发生器的设计、维修技术的 分析处理提供J，重要的依据。 关键词：蒸汽发生器；堵管；数学模型；仿真 1引言 Generator)是联系一同路、二同路的枢纽，是核动力装置的 蒸汽发生器(Steam 关键设睿。研究蒸汽发生器的动态特性，对于整个核动力设备的设计和安全分析十分 重要。I；t前世界上所有蒸汽发生器约有一?}，．左右发生了传热管破损事故，这使得蒸汽 发生器在核动力装置事故中居重要地位，严重影响着核动力装置运行的安全性和可靠 性。 本文将用理论分析法对立式U形管自然循环蒸汽发生器进行了建模仿真，得出蒸 汽发生器进行堵管后一回路及二同路：I：质特性的变化曲线，。 2系统建模 2．1模型结构 本文将蒸汽发生器分为14个控制体，其中二次侧划分为6个控制体：给水室、下 降通道、预热段、沸腾段、上升段、蒸汽腔室：一次侧控制体和传热管在热段和冷段 分别对应二次侧控制体各划分为4个控制体。U形管束用一根流动面积和换热面积等 效的U形管表示。如图1所示： SC：二次侧过冷区段．·B：二次侧沸腾区段 R：上升段控制体 SD：汽水分离段＼蒸汽腔室拎制休DC：下降通道控制体 FW：给水室P：二次侧控制体 M：管金属控制体 825 口 图1 U形管蒸汽发生器区域化分图 ， 2．2数学模型 迄今国外已发展了三维两相流模型的蒸汽发生器瞬态分析程序，然而，这些模型 仍需辅之以各种经验关系式，影响了计算结果的准确性。上述二维蒸汽发生器瞬态分 析模型仍限于部件程序，在安全分析采用的系统分析程序中，一般采用一维蒸汽发生 器模型。 建立数学模型前作出如下基本假设： (1) 蒸汽发生器内工质的流动是一维的，即工质的热力学和水力学参数只沿 ’ 轴向位置改变，在同一截面上，具有相同的状态参量： (2) 在蒸汽发生器一次侧为单相液体 (3) 蒸汽发生器二次侧流体沸腾为饱和沸腾，不考虑过冷沸腾； (4)’假设分离器效率为100％，即蒸汽空间内蒸汽为100％的干燥饱和蒸汽； (5) 忽略一同路、二同路：f：质的轴向导热，忽略U形管壁的轴向导热，忽 略蒸汽发生器的对外散热，忽略除传热管外任何构件的热容； (6) 管束套筒是绝热的，即不考虑上升通道流体与下降通道流体间的传热。 蒸汽发生器的动态数学模型可分为集总数模型和分布参数模型。文章中对每个控 制体建立分布参数模型，但是由于偏微分方程组求解十分凼难，本文对分布参数模型 进行了集总数化处理，即将实际的分布参数对象近似的等效为若干个集总参数环：常组 成的串连系统，这样经过必要的数学转换，偏微分方程组变为一组常微分方程组，在 假设前提下，与原偏微分方程系统等效。 ， 一、一同路侧 ． 一同路侧为单相流体，不可压缩，假定流道