船用蒸汽發(fā)生器的建模與仿真研究.pdf

1、蒸汽發(fā)生器是核動(dòng)力系統(tǒng)中的關(guān)鍵設(shè)備之一，是一、二回路的樞紐。其主要功能是把一回路載熱劑從反應(yīng)堆帶走的熱量經(jīng)蒸汽發(fā)生器管壁傳給二回路的循環(huán)工質(zhì)，產(chǎn)生蒸汽帶動(dòng)汽輪機(jī)做功，將熱能轉(zhuǎn)化為電能或機(jī)械能。同時(shí)一回路水流經(jīng)反應(yīng)堆具有放射性，蒸汽發(fā)生器是防止二回路被污染的第二道物理屏障。它能否正常運(yùn)行直接關(guān)系到整個(gè)核動(dòng)力系統(tǒng)的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，因此對(duì)蒸汽發(fā)生器的換熱特性和動(dòng)態(tài)過(guò)程進(jìn)行仿真研究十分的必要。
　　本文采用全物理模型對(duì)自然循環(huán)蒸汽發(fā)生器進(jìn)行

2、了仿真研究。整個(gè)設(shè)備被劃分為42個(gè)控制體，其中主要部分集中在U形管換熱區(qū)。二次側(cè)工質(zhì)在換熱過(guò)程中發(fā)生相變，由單相傳熱變成兩相換熱，換熱過(guò)程變得更為復(fù)雜。文中將U形管束分成順流換熱側(cè)和逆流換熱側(cè)，每側(cè)劃分為6段，其中過(guò)冷段2段，沸騰段4段，在此基礎(chǔ)上建立了蒸汽發(fā)生器的一維漂移流數(shù)學(xué)模型，同時(shí)針對(duì)船用型蒸汽發(fā)生器的特殊工作環(huán)境做了一定的模型修正，并對(duì)其穩(wěn)態(tài)工況進(jìn)行了計(jì)算。分析了循環(huán)倍率與負(fù)荷、重力場(chǎng)、船體傾斜角的函數(shù)關(guān)系；并研究了蒸汽發(fā)生器

3、穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)主要參數(shù)以及換熱區(qū)U形管內(nèi)外管壁溫度的變化規(guī)律。最后采用MATLAB/SIMULINK仿真工具搭建出蒸汽發(fā)生器數(shù)學(xué)模型的計(jì)算機(jī)仿真模型，并進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)。研究了主蒸汽流量、給水參數(shù)、重力場(chǎng)和船體傾斜等擾動(dòng)條件下的蒸汽發(fā)生器瞬態(tài)特性。
　　試驗(yàn)結(jié)果表明，穩(wěn)態(tài)工況各主要參數(shù)(包括一次側(cè)冷卻劑出口比焓、溫度；二次側(cè)工質(zhì)出口質(zhì)量含汽率、壓力、溫度等)和設(shè)計(jì)值基本一致，瞬態(tài)特性變化趨勢(shì)合理。因此，本文所進(jìn)行的蒸汽發(fā)生器熱工水力穩(wěn)態(tài)計(jì)