课程文献中心 更多>>

关键词： 堆芯捕集器   敞口竖直管   自然循环   间歇式不稳定性   临界热流密度  

摘要： 压力容器外堆芯捕集器技术(EVR)是有效缓解严重事故后果的重要手段之一,已经应用于法国EPR核电系统和俄罗斯VVER核电系统。我国在―华龙‖核反应堆系统研发中,提出了一种内置冷却管的双坩埚式堆芯滞留装置的设计方案,利用自然循环的方式带出高温熔融物余热,从而提高冷却效率,减少熔融物的冷却时间,加快事故缓解进程。然而,在很多工况下,竖直管内自然对流往往会引发流动不稳定性(例如间歇沸腾),从而恶化传热,甚至引发临界热流密度,使系统失效。为了支撑―华龙‖核反应堆系统的研发和优化,本文通过实验和理论分析,深入研究了各种工况下敞口竖直管内流动换热特性。实验分别研究了过冷度、热流密度对流动不稳定性的影响特性;以及流动不稳定性、管径(28mm、41mm、76mm)、过冷度(0～70 K)、上游孔板、流体工质(去离子水、自来水、硼酸水)对CHF的影响。实验结果表明:(1)随着热流密度的升高,系统将经历初始状态、低频脉动、高频脉动和稳定的自然循环四个阶段。基于概率密度函数:低频脉动阶段,PDF曲线呈双峰状不对称分布,峰值在2.5～3.5之间;高频脉动阶段,PDF曲线呈双峰状且近似对称分布,峰值低于2.5;稳定自然循环阶段,PDF曲线峰值大幅提升,概率密度函数曲线呈狭窄的单峰分布。过冷度和热流密度是间歇沸腾的重要影响因素:过冷度较高的工况,随着热流密度的升高,间歇周期减小,压差波动范围增大;过冷度较低的工况,随着热流密度的升高,压差波动范围降低,系统趋向稳定。(2)流动不稳定会大大降低CHF值;随着管径的增加,CHF值先逐步降低,当直径大于41 mm时,趋于恒定;在稳定的自然循环条件下,过冷度对CHF影响不显著;对比去离子水,硼酸溶液对CHF影响不大,而自来水能提高CHF值。基于实验结果,对流动不稳定边界进行了物理建模,预测模型与实验数据对比,误差在±13%以内。基于Kutateladze-Zuber CHF模型,建立了适用于低压、低流量、自然循环工况下CHF的预测模型,可较好的反映流动不稳定性、过冷度、管径等对CHF的影响,计算结果与实验数据具有较好的一致性,误差在±15%以内。

关键词： 传热特性   碳氢化合物   临界热流密度   极限热流密度  

摘要： 为解决超燃冲压发动机表面的热防护问题,包含主动再生冷却技术在内的众多冷却技术应运而生。其中再生冷却技术作为主动冷却技术的典型,其利用机载燃料作为冷却剂冷却高温壁面得到广泛的关注。由于燃料在冷却通道流动过程中伴随高温高压、高热流密度、大过热度的工况条件以及汽液物态转化的复杂过程,加之本身复杂的物理化学性质,诸多特点决定有必要对碳氢化合物在亚临界和超临界压力下的传热特性进行研究。本文采用实验手段首先以环己烷、正戊烷及其不同配比混合物作为工质对其在亚临界压力下水平光滑圆管中的传热特性进行了实验研究。实验中依据主流温度、内壁温度、传热系数和Nu/Nu为指标,将传热过程分为液相传热-两相传热-汽相传热三个阶段;传热强化过程中过冷沸腾占据主导作用,其对于临界热流密度(CHF)影响显著;对于混合物传热,物性变化作用大于传质阻力带来的影响。结合实验数据,将CHF实验结果与经典预测公式进行对比,在Katto-Ohno关联式基础上引入入口过冷度对CHF的影响,得到了适用性与精度更好的预测模型。其次,对不同工质在超临界压力下水平光滑圆管中的传热特性进行了实验研究。参考主流温度、内壁温度、传热系数和Nu/Nu的划分指标,量化了正常传热-传热强化-传热弱化三个阶段的区间划分,其中系统压力、质量流量、加热入口温度、热流密度和组分变化对于传热特性影响显著,而浮升力和热加速效应在本文工况条件下对传热特性影响可忽略。传热强化过程中近壁面流体物性变化对于传热的影响占据主导作用,结合物性修正与传热阶段的划分提出适用于各阶段的超临界流体传热关联式,预测精度较好。本文将超临界压力下发生传热弱化时对应的热流密度定义为超临界压力下的极限热流密度(q),对其影响规律进行了研究,发现压力越高、质量流量越大、加热入口温度越低、环己烷质量百分数越高,极限热流密度越高。基于实验数据,采用量纲分析方法得到q的预测公式。

关键词： 熔融物堆内滞留   临界热流密度   入口流体条件  

摘要： 熔融物堆内滞留(IVR)是大型非能动核电厂的重要严重事故缓解措施之一,压力容器下封头外壁面临界热流密度(CHF)是该措施能否成功的关键因素,而压力容器保温层入口条件对保温层流道内流动沸腾、CHF及IVR传热裕度具有重要影响。开展全高度压力容器外壁面CHF试验,试验结果表明,压力容器保温层入口水的过冷度越大,压力容器外壁面CHF越高,入口过冷度对于提高CHF是有利因素。根据严重事故类别及其事故进程特点,选取典型的严重事故序列,采用MELCOR程序计算分析压力容器下封头内形成稳定熔池时堆腔水的过冷度,分析结果表明堆腔水过冷度较大时的熔融物衰变热较高,而堆腔水过冷度较小时的熔融物衰变热较低。对于形成稳定熔池后的传热裕度也进行了分析,结果表明在堆腔水量较大的情况下,形成稳定熔池时刻可作为IVR有效性分析评价的包络状态。

关键词： 朝下表面   池沸腾   冷喷涂   强化换热   临界热流密度  

摘要： 针对商用压水堆核电站堆内熔融物滞留(IVR)策略对提高压力容器外表面沸腾换热临界热流密度(CHF)的迫切需求,本文采用冷喷涂技术在铜基体表面制备了一种由针翅凸起结构与多孔涂层相结合的毫米-微米双尺度结构表面,运用稳态池沸腾实验研究了铜光表面和针翅涂层结构表面在朝下不同倾角下的沸腾换热性能。结果表明:朝下表面的CHF随倾角的增加而增大,与铜光表面相比,针翅涂层结构表面CHF至少提高了63%,具有较好的工程应用前景。

关键词： 临界热流密度(CHF)   熔融物堆内滞留   压力容器外部冷却(ERVC)   流道变形  

摘要： 针对压力容器外部冷却(ERVC)应用中的压力容器-保温层流道(RPV-保温层流道)变形问题,利用提高临界热通量影响因素(FIMR)的试验装置,在相同流量范围开展了变形条件下壁面临界热流密度(CHF)的试验研究,分析了流道变形和流量变化对压力容器(RPV)下封头壁面CHF的影响规律,获得了流道变形情况下ERVC的安全裕度。结果表明:随着RPV下封头角度升高,循环流量增加,下封头壁面CHF增大;与原型流道相比,变形流道下封头壁面CHF的变化幅度小于7%,流道变化的影响并不显著;变形流道中,下封头壁面安全裕量最小的位置与原型流道相同,其安全裕量略有提高。

关键词： SA508钢   临界热流密度   过冷度   熔融物堆内滞留   严重事故  

摘要： 反应堆压力容器外部冷却(ERVC)是实现熔融物堆内滞留(IVR)的重要方案之一,而反应堆压力容器(RPV)外壁面的临界热流密度(CHF)决定了ERVC冷却能力的限值。为此建立小型CHF试验装置,并采用RPV用SA508钢制作试验块加热表面。以去离子水为试验工质,开展池沸腾下朝向CHF试验,研究真实RPV表面材料在不同倾角和过冷度条件下的CHF特性,及其老化效应对CHF的影响。结果表明:SA508钢表面极易氧化生锈,其CHF较不易生锈的铜和不锈钢表面要高;SA508钢表面CHF随倾角的增大而增加,但在30°附近存在转折,转折角以下范围内的CHF随倾角增加趋势不明显;CHF随过冷度的增加而增加,且基本呈线性变化。本试验有助于进一步认识RPV外壁面的CHF行为,为后续开展CHF增强方法研究奠定基础。

关键词： 物理   网络开放课程   课程设计   自主学习   探索与实践  

摘要： 有效实施网络开放课程已经成为各校教学改革面临的重要课题。为弥足传统物理教学中的不足,需要教师利用信息技术设计出符合学生学习规律的物理网络开放课程,来有效地促进学生全面发展。本文对物理网络开放课程设计中存在的问题进行总结反思,并提出建设性建议:更新物理网络开放课程内容,提高物理网络开放课程的制作水平,提高教师职业素养等等。希望我们的研究能为提高物理网络开放课程的质量提供有力的帮助。

关键词： 微重力   流动沸腾   临界热流密度   经验关联式  

摘要： 本文总结了文献中微重力流动沸腾临界热流密度(CHF)研究的实验数据,并构建了微重力流动沸腾CHF数据库。进一步地,分析了流速、加热面长度和通道截面尺寸对微重力流动沸腾CHF与常重力对应条件下流动沸腾CHF的比值qCHF-μg/qCHF-1g的影响规律。根据流速、加热面长度和通道截面尺寸对qCHF-μg/qCHF-1g的影响进行无量纲分析并提出了一个改进的微重力流动沸腾CHF预测关联式,该关联式的预测结果与实验值吻合良好,误差在±12%以内。

关键词： 热工水力   试验验证   浮动小型堆   临界热流密度   子通道  

摘要： 为满足浮动小型堆热工水力分析的验证需求,本文对海洋条件下小型堆堆芯热工水力的验证能力进行了研究。通过对流动及压降、换热及空泡、横流及湍流交混、临界热流密度(CHF)4类试验研究内容及其参数范围的梳理,分析了现有的海洋条件试验研究对浮动小型堆堆芯热工水力分析的验证作用。结果表明:现有的海洋条件流动换热试验可用于浮动小堆自然循环流动换热现象的验证,功率运行工况下的流动换热过程仍需深入研究;对于海洋条件下堆芯内的横向流动和湍流交混现象,缺乏相关的试验研究;临界热流密度试验方面,现有的试验以简单通道为主,建议对海洋条件下堆芯复杂通道内的流动、三维效应、格架效应及热流密度分布等内容开展研究。

关键词： 冷喷涂   多孔涂层   CHF强化   SA508钢  

摘要： 利用“冷喷涂”多孔涂层制备技术,在反应堆压力容器真实材料SA508Gr3碳钢试验件表面制备了微米尺度多孔涂层。通过可旋转实验装置,在常压下开展了下朝向不同角度条件下池沸腾SA508钢试验件光表面、冷喷涂涂层表面的临界热流密度(CHF)试验研究,获得了2种表面在不同倾角下的沸腾冷却曲线。试验结果表明,随着倾角的增加,CHF增加;采用涂层表面的CHF始终高于光表面的CHF,CHF强化至少在25%以上;在多次加热和冷却循环后,多孔涂层表面保持足够的强度和稳定性。