AP1000 PRHR HX C型换热器流动及传热特性数值模拟及理论研究

作     者：Mohammed Ibrahem Abdalla Musa 

作者单位：华北电力大学(北京) 

学位级别：硕士

导师姓名：陆道纲

授予年度：2019年

学科分类：08[工学] 082701[工学-核能科学与工程] 0827[工学-核科学与技术] 

主      题：数值分析 单相流 自然循环 PRHR-HX IRWST 

摘      要：非能动余热排出换热器(PRHR-HX)是AP1000反应器中PRHRs的重要安全部件之一,它在沸腾的条件下,通过对流换热的自然循环,将堆芯的热量输送到内置换料水箱(IRWST)中冷却。对PRHR-HX和IRWST的研究很多,但仍有许多问题需要研究,特别是两相流现象。本文选取单管模拟PRHR-HXC型管,管型几何形状与原型尺寸具有典型的对应关系,采用容积-功率比来确定单管加热体积,在按比例缩小的矩形IRWST中的水位与原型相同。采用ANSYSCFD-ICEM画网格,CFX求解器进行数值分析,瞬态单相流动,采用流体对流体界面模型来描述一次侧和二次侧之间的传热耦合。对单相流动的一次侧和二次侧进行了研究。分析了沿PRHR HX管的温度,换料水箱内温度、速度分布以及沿PRHR HX不同部位的传热系数。将CFD计算结果与ROSA-V大型试验装置(LSTF)的实验数据进行了对比,对模型进行了验证,并对PRHR-HX内侧单相流动换热关联关系进行了理论推导;并特别考虑了沿PRHR-HX二次侧的单相流动传热关系。HX内侧面温度从管口到管口急剧下降,IRWST中存在自然循环和分层现象,PRHR-HX 垂直管段的传热速率远大于水平管段。单管全尺寸随体积功率比缩放的IRWST能够很好地描述管束的热工水力特性。