核电站全范围模拟机换热器换热面积反算

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1、第33卷第12期计算机仿真2016年12月文章编号：1006—9348(2016)12—0109—04核电站全范围模拟机换热器换热面积反算王旭，袁媛，吴帆(中广核(深圳)仿真技术有限公司，广东，深圳518115)摘要：现有核电站全范围模拟机要求高提高精度。换热器的等效换热面积直接影响着仿真精度，然而该参数的精确值难以获得。为解决上述问题，设计了一种两层迭代算法来实现等效换热面积的反算。算法利用模拟机高精度的换热器计算模型，可以在非稳态条件下为工程师提供满意的参考值，并在实际核电模拟机仿真平台上进行了仿真验证。结果显示改进算

2、法可有效提升建模工程师的建模效率，反算结果能够满足实际核电全范围模拟机的精度要求，为换热器优化设计提供了技术支持。关键词：核电站全范围模拟机；换热器换热面积；双层迭代算法中圈分类号：TP391．9文献标识码：BCalculationofHeatExchangeAreaforNuclearPowerPlantFull——scopeSimulatorWANGXu．YUANYuan，WUFan(ChinaNuclearPowerSimulationTechnologyCo．LMT，ShenzhenGuangdong518115，

3、China)ABSTRACT：Theprecisionofreal—-timeparametersinthentlclearpowerp／antfull—-scopesimulatorishighlyre·-quired．Amongthemodelparameters，theheatexchangerareaplaysanimportantpartinachievingprecisionstand-ard，whiletheexactvalueofwhichishardtobeobtained．Inthispaper，atw

4、o—leveliterativealgorithmisdesignedtoealculmethevalueoftheheatexchangerareabasedonhigh—precisionheatexchangermodel．Thealgorithmcanprovidethesatisfactoryvaluefortheheatexchangerareainunsteadycondition，whichisverifiedbythenuclearpow—erplantfull—scopesimulatorplatfor

5、m．ThesimulationresultshowsthatthisalgorithmCangreatlypromotetheeffi·ciency．KEYWORDS：Nuclearpowerplantfull—scopesimulator；Heatexchangerarea；Two—leveliterativealgorithm1引言核电站全范围模拟机用于培训核电站操作员，对保障核电站正常运行起着重要作用。为了达到培训目的，全范围模拟机的参数一般要满足：25％一100％功率水平时，主要参数误差小于±1％，辅助参数误差小于

6、±3％；0％～25％功率水平时，主要参数误差小于±2％，辅助参数误差小于-4-5％。这就对建模工程师建模参数的精度提出了较高的要求，尤其是换热器的换热面积。在模拟仿真乃至生产中，换热面积都是一个重要的参数¨卜p-。换热面积一般可以通过3种途径获得：①通过已知的换基金项目：北京市科学委员会“APl000核电站全范围模拟机研制”项目(Z131100002413026)收稿日期：2016—01—15热器结构参数，例如换热管数、半径等，计算得到；②通过换热量反算得到⋯_[“；③手动凑试获取参数。第一种方法能够得到比较精确的换热面积

7、，但是换热面积的设计值和仿真时的等效换热面积可能存在偏差旧J，导致模拟计算结果与给定的工况存在一定偏差，需要手动修正，而且该方法需要具体换热器数据，当数据不全时无法使用。方法③采用人工手动凑试的方式，繁琐且低效，要达到模拟机项目规定的误差范围需要花费建模工程师大量的时间。因此，在模拟和研究中往往采用方法②，即通过换热量反算换热面积。实际核电站全范围模拟机使用的换热器模型均匀划分为16个子模块进行换热计算，每个子模块为一段管壁，两侧为壳侧流体和管侧流体，这些流体也对应的分为16部分。每个子模块分别计算自身对应的换热系数、流体

8、热力学状态等。由于进行了细分，能够实现较高的仿真精度，但相对于文献[1—4，6]，鉴于此时的换热通量为16个子模块的总通一109—量，需要首先求取16个子模块的温度分布(相比于文献[2]，无须划分换热区域，16个子模块根据参数计算自身所属换热类型)。因此，现有核电站全范围模拟机在建模时无法直接采用方法②