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Heat transfer analysis of the bent cooling channels in SSRF light-blocked components

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Nuclear Science and Techniques 2012年第6期23卷 321-327页

作者： JIN Jianfeng CHEN Haibo XIAO Weiling CHENG Wenlong wang naxiu Department of Modern Mechanics University of Science and Technology of China Beijing Institute of Space Long March Vehicle Department of Thermal Science and Energy Engineering University of Science and Technology of China Shanghai Institute of Applied Physics Chinese Academy of Sciences

The front end light-blocked components of the third generation of synchrotron radiation facility,which are subjected to high heat load,are cooled with flowing water through the cooling channels.The convective heat transfer coefficient and the flow resistance(or pressure drop) are two important parameters for evaluating the heat transfer performance of the cooling channels and should be strictly quantified.In this research,two typical bent cooling channels in Shanghai Synchrotron Radiation Facility(SSRF) were modeled and their in-pipe turbulent flows were simulated.The two criteria obtained under different channel water velocities met the SSRF technical requirements.To reduce the total pressure drop,arc transitions were proposed to replace the right angle transitions in the cooling channels.At the same time,an experiment was performed to measure the convective heat transfer coefficient of a typical bent channel unit.The experimental results were in good agreement with the simulation ones.

关键词：冷却通道 SSRF 弯曲通道传热分析上海同步辐射装置对流换热系数光阻流动阻力

HTS熔盐高温试验回路电磁感应加热的球床内热源数值分析与验证

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核技术 2022年第5期45卷 97-106页

作者：王善武周翀王纳秀邹杨蔡创雄朱海华中国科学院上海应用物理研究所上海201800 中国科学院大学北京100049

HTS(Heat Transfer Salt)熔盐高温试验回路中球床传热实验装置旨在研究熔盐与燃料球的传热特性,其中的石墨球床区域采用中频感应加热提供内部热源,模拟燃料球在堆芯内的释热。为了得到更好的加热效果, 采用有限元方法对实验装置的电磁... 详细信息

HTS(Heat Transfer Salt)熔盐高温试验回路中球床传热实验装置旨在研究熔盐与燃料球的传热特性,其中的石墨球床区域采用中频感应加热提供内部热源,模拟燃料球在堆芯内的释热。为了得到更好的加热效果, 采用有限元方法对实验装置的电磁感应加热进行了数值模拟,通过分析实验装置不同石墨球数量和线圈参数情况下涡流功率的分布,得到不同设计参数对电磁感应加热性能的影响规律,并与实验结果进行了对比。模拟结果表明,线圈边缘附近的石墨球涡流功率明显偏小,加热器感应线圈导线截面积为 40 mm2、绕制匝数为 31 匝时加热效果可以满足实验需求,当前实验金属密封结构与线圈的距离较近容易产生涡流功率,造成功率损失。与实验数据对比分析表明,在考虑实验中装置漏热的情况下,数值模拟能够较好地预测实验工况内的结果,并对当前实验装置的优化提出了意见。研究结果为使用电磁感应加热相关的实验研究提供了设计参考。

关键词：感应加热有限元球床内热源对流传热实验

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反应堆辐照样品输送系统设计与实验研究

核动力工程 2022年第5期43卷 211-216页

作者：胡瑞荣朱世峰王纳秀张丽娜徐博曹云王晓艳中国科学院上海应用物理研究所上海201800 中国科学院大学北京100049

为实现反应堆辐照样品在堆内空间狭小、堆外远距离条件下快速输送,设计了钢丝绳卷筒加气动输送相结合的辐照样品输送系统。本文对辐照样品输送系统中的关键部件接样装置进行了结构设计描述,并对气动部分进行了理论计算。同时,为进一步... 详细信息

为实现反应堆辐照样品在堆内空间狭小、堆外远距离条件下快速输送,设计了钢丝绳卷筒加气动输送相结合的辐照样品输送系统。本文对辐照样品输送系统中的关键部件接样装置进行了结构设计描述,并对气动部分进行了理论计算。同时,为进一步验证设计方案,对该输送系统进行了实验研究。研究结果表明该输送系统在堆内空间狭小及堆外远距离的工况下应用具有一定的可行性。

关键词：辐照样品快速输送钢丝绳卷筒气动输送

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上海光源插入件光束线白光狭缝设计

核技术 2007年第6期30卷 481-485页

作者：朱毅夏绍建王纳秀傅远中国科学院上海应用物理研究所

上海光源是第三代同步辐射装置,第一期工程拟建造7条光束线中有5条选用插入件光源,其中,三条由波荡器(Undulator)引出,两条由扭摆器(Wiggler)引出。插入件光源产生高功率同步辐射,会给插入件光束线部件设计带来极大的挑战。为此,我们为... 详细信息

上海光源是第三代同步辐射装置,第一期工程拟建造7条光束线中有5条选用插入件光源,其中,三条由波荡器(Undulator)引出,两条由扭摆器(Wiggler)引出。插入件光源产生高功率同步辐射,会给插入件光束线部件设计带来极大的挑战。为此,我们为插入件光束线设计了新型L形白光狭缝,本文主要介绍了该白光狭缝设计。

关键词：上海光源插入件光束线白光狭缝

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熔盐堆氟盐的泄漏凝固特性研究

核技术 2021年第10期44卷 55-61页

作者：王允田健周翀王纳秀中国科学院上海应用物理研究所上海201800 中国科学院大学北京100049

熔盐反应堆(Molten Salt Reactor,MSR)一般采用高温熔融氟盐或氯盐作为流体传热介质,熔盐泄漏事故是影响熔盐堆安全运行的重要因素之一。本文基于计算流体力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)模型,使用ANSYS FLUENT模拟软件,研究了... 详细信息

熔盐反应堆(Molten Salt Reactor,MSR)一般采用高温熔融氟盐或氯盐作为流体传热介质,熔盐泄漏事故是影响熔盐堆安全运行的重要因素之一。本文基于计算流体力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)模型,使用ANSYS FLUENT模拟软件,研究了氟盐泄漏到石英砂层后的扩散渗透和凝固熔化现象。研究发现:熔盐泄漏至砂层后在砂层表面和内部扩散渗透,由于环境冷却和砂层温度分布,泄漏熔盐底部区域将逐渐凝固,使得熔盐在砂层内轴向的渗透深度逐渐稳定,泄漏的熔盐只在砂层表面附近径向扩散。对于确定时间的熔盐泄漏,熔盐随着出口温度和泄漏流量的升高,其径向上扩散半径和轴向的渗透深度也随之增加。基于上述结果,本文提出了一种熔盐堆氟盐泄漏事故下熔盐的收集与隔热方案,并通过分析证实了方案的有效性。

关键词：熔盐堆氟盐泄漏凝固

液态燃料熔盐堆排盐罐非能动余热排出特性研究

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核技术 2023年第5期46卷 95-106页

作者：渠鹏荣周翀王纳秀邹杨王善武中国科学院上海应用物理研究所上海201800 中国科学院大学北京100049

液态燃料熔盐堆具有较高的经济性、安全性及燃料在线处理等多种特点。紧急排盐非能动余热排出系统(Emergency Draining Salt Passive Residual Heat Removal System,EDS-PRHRS)是液态燃料熔盐堆独有的余热排出系统设计,其中排盐罐中熔... 详细信息

液态燃料熔盐堆具有较高的经济性、安全性及燃料在线处理等多种特点。紧急排盐非能动余热排出系统(Emergency Draining Salt Passive Residual Heat Removal System,EDS-PRHRS)是液态燃料熔盐堆独有的余热排出系统设计,其中排盐罐中熔盐能否安全导出余热是EDS-PRHRS设计的基础。为了研究EDS-PRHRS排盐罐运行过程中的瞬态特性,本文以30 MW熔盐堆紧急排盐罐为研究对象,通过计算流体力学分析软件Fluent对EDS-PRHRS排盐罐进行熔盐耦合换热元件的余热排出瞬态数值模拟,并针对排盐罐相关参数进行敏感性分析。分析结果表明:余热排出过程中换热元件外壁面和熔盐热点温度随时间变化存在峰值,且通过提高换热元件轴向高度、增强气隙层壁面发射率可以显著降低温度峰值,延后排盐时间可以略微降低峰值,此外采用三角形排布可以延缓局部凝固时间。研究结果可为EDS-PRHRS提供设计参考。

关键词：熔盐反应堆余热排出系统数值模拟瞬态敏感性分析

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变形晶体X射线分光性能的数值模拟

核技术 2012年第6期35卷 413-417页

作者：王丽徐中民王纳秀中国科学院上海应用物理研究所上海201800 中国科学院研究生院北京100049

通过有限元软件计算同步辐射晶体单色器分光晶体的变形,确定晶体倒格矢的改变量,按变形晶体光学理论预测变形晶体的Darwin宽度,建立一套预测直接水冷却晶体单色器分光性能的方法。算得直接水冷晶体子午方向Darwin宽度展宽为4.12μrad,... 详细信息

通过有限元软件计算同步辐射晶体单色器分光晶体的变形,确定晶体倒格矢的改变量,按变形晶体光学理论预测变形晶体的Darwin宽度,建立一套预测直接水冷却晶体单色器分光性能的方法。算得直接水冷晶体子午方向Darwin宽度展宽为4.12μrad,与采用晶体表面变形倾斜误差计算值(3.89μrad)相比更接近实验值(5.0μrad)。

关键词：双晶单色器倒格矢 Darwin宽度数值模拟变形晶体

同步辐射晶体单色器晶体热应变的模拟与实验结果的比较

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核技术 2006年第5期29卷 326-328页

作者：王纳秀朱毅朱卫华傅远夏绍建中国科学院上海应用物理研究所上海201800

报道了同步辐射装置光束线关键部件之一的晶体单色器晶体热应变的ANSYS有限元模拟结果,并与实验结果进行了比对,模拟结果在实验误差范围(约±15%)内与实验数据符合,证明了模拟结果的可靠性。

关键词：同步辐射晶体单色器热变形有限元分析

基于流热固耦合的U型管式熔盐换热器温度场与应力场分析

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核技术 2023年第1期46卷 106-113页

作者：陈玉爽田健丁梦婷邹杨王纳秀中国科学院上海应用物理研究所上海201800 中国科学院大学北京100049

熔盐换热器因其系统压力低、运行稳定以及经济性能好等特点在太阳能、核能和高温制氢等领域得到广泛应用。由于熔盐运行温度高,冷热流体温差大,导致熔盐换热器主要部件中产生的热应力不可忽略。本文采用流热固耦合方法分析U型管式换热... 详细信息

熔盐换热器因其系统压力低、运行稳定以及经济性能好等特点在太阳能、核能和高温制氢等领域得到广泛应用。由于熔盐运行温度高,冷热流体温差大,导致熔盐换热器主要部件中产生的热应力不可忽略。本文采用流热固耦合方法分析U型管式换热器的温度场与应力场,首先运用计算流体力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)分析获取了换热器主要热性能参数,并与实验结果进行对比,最大偏差约3.07%,验证了CFD流体仿真结果的准确性。在此基础上,对熔盐管壳式换热器运行工况下的传热过程进行了详细分析,获得换热器流场和温度场。最后,通过Ansys workbench有限元软件计算得到由流场、压力场和温度场耦合产生的应力场,并着重分析了与换热管及壳体相连接的管板的应力分布,给出了管板最高应力值及某些路径的应力变化规律。结果表明:应力较大的部位发生在管板的布管区与非布管的连接区域,位于近壳侧的换热管内壁处,距离管板下端面约2 mm的位置。可为熔盐换热器实际运行和结构设计提供重要参考。

关键词：熔盐流热固耦合方法应力场分析 U型管式换热器