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《低压低干度自然循环汽水两相流流量振荡特性》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。
1、第31卷第1期原子能科学技术Vol.31,No.11997年1月AtomicEnergyScienceandTechnologyJan.1997低压低干度自然循环汽水两相流3流量振荡特性吴少融 贾海军 李怀萱 王 宁 姜胜耀 张佑杰 姚思民(清华大学核能技术设计研究院,北京,100084)实验研究了低压低干度汽水两相混合物在自然循环条件下产生密度波不稳定性时的流量振荡特性。实验在大型热工水力学实验回路HRTL2200上以水为工质进行,压力为110—410MPa,加热功率为27—190kW,人口欠热度为5—80℃,加热段出口质量含汽率小于5%。实验参数范围包括了200MW
2、核供热堆微沸腾工况运行的参数。获得了有关自然循环流量振荡模式、相对振幅、振荡周期等振荡特性参数随系统压力、加热功率和冷却剂入口欠热度等热工参数变化的实验结果。关键词核供热堆 自然循环 两相流 流动稳定性 振荡特性随着低温核供热反应堆技术的发展,低压低干度下自然循环系统的两相流流动稳定性问[1,2][3]题引起了人们越来越多的重视。本文着重研究200MW核供热反应堆产生流动不稳定现象时,系统自然循环流量的振荡特性。200MW核供热反应堆为一体化布置,冷却剂自然循环。若在微沸腾工况下运行,堆芯出口质量含汽率Xe很小(约1%),运行压力p较低(215MPa),上升段中将有较大
3、的空泡份额,有可能出现重力压头占优势的第一类密度波不稳定现象。[4—6]过去对两相流流动不稳定性的研究主要集中在高压、高干度区,对低压、低干度区两相流流动不稳定性的研究尚不充分,为加深对这一领域的了解,确保200MW堆的安全运行,在大型热工水力学模拟实验回路HRTL2200上,在较宽的参数范围内对低压低干度下自然循环系统的两相流动稳定性问题进行实验研究。1 实验回路HRTL2200实验回路系统流程图及主回路结构图示于图1。整个系统由主回路、二次回路、辅助回路、电源系统、测量控制系统和数据采集系统组成。主回路包括实验本体、上升段、汽水分离器、电加热辅助稳压器、冷凝器、换热
4、器和下降段等。回路中装有循环泵,可进行自然循环和强迫循环流动。3国家“八五”攻关项目收稿日期:1996201207 收到修改稿日期:1996204225第1期 吴少融等:低压低干度自然循环汽水两相流流量振荡特性23在自然循环状态下,冷却剂(去离子水)从加热本体下端进入加热段,吸收热量后温度上升、密度下降,并沿上升段进入汽水分离器,分离出的蒸汽进入冷凝器,冷凝水与主流水混合后进入换热器,并把热量传给二回路冷却水,最终传至大气。流出换热器的欠热水沿下降段返回加热本体,从而完成1个自然循环过程。实验过程中,包括压力、压差、温度、质量流量qm、电功率P等所有测量参数均由计算
5、机采集和处理。通过远距离控制电动调节阀来调节换热器、冷凝器二次侧的冷却水流量,实现对一回路的系统压力及冷却剂入口欠热度$Tsub的控制。图1HRTL2200热工水力学实验回路流程图Fig.1Principleflowdiagramofthetestsystem——HRTL22001——加热本体;2——上升段;3——汽水分离器;4——辅助稳压器;5——冷凝器;6——换热器;7——旋涡流量计;8——主回路屏蔽泵;9——文氏管流量计;10——硅整流电源;11——二回路屏蔽泵;12——电动调节阀;13——风冷塔;14——二回路稳压罐2 结果及分析维持系统的加热功率、阻力系数Ki
6、n和一回路系统压力为一定值,改变换热器二次侧冷却水流量,以确定自然循环系统在不同入口欠热度下的运行工况。由本实验室以前的实验及预备实验可以看出:当实验段出口流体处于大欠热度时,整个系统是稳定的。在加热功率、入口阻力系数及系统压力一定,实验段$Tsub逐渐减小,实验段流体的出口焓逐渐接近并达到饱和值而出现净蒸汽时,系统流量将产生振荡。图2所示为系统达到稳定区与非稳定区边界时,流量逐渐开始发生振荡的过渡过程。当系统达到某一平衡的不稳定工况后,在一定的加热功率和$Tsub条件下,流量振荡维持自激的等幅低频振荡模式,同时还伴随有系统压力和流体温度等热工参数的振荡。典型的流量振荡
7、波形示于图3。当系统出口质量含汽率进一步增大并超过一定值时(约1%),系统流量振荡消失,自然循环回路重新进入稳24原子能科学技术 第31卷定状态。此时,加热段出口质量含汽率相对较高,系统进入了干度较高的稳定区。定义流量的相对振幅$qmöqm为流量的峰2峰平均值$qm与系统平均流量qm之比。当$qm>5%时,设定系统不稳定。上述整个过程中$qmöqm随$Tsub的变化示于图7。图4 在不同压力和加热功率下大欠热度边界附近的流量振荡波形Fig.4Typicalmassflowoscillationnearthelargesubcooling
