超臨界水冷堆類三角形子通道內(nèi)流動(dòng)摩擦阻力特性研究.pdf

1、超臨界水冷堆(Supercritical Water-cooled Reactor,SCWR)熱效率高，系統(tǒng)簡(jiǎn)單，安全性好，是第四代核能系統(tǒng)唯一水冷反應(yīng)堆堆型，也是我國(guó)重點(diǎn)研發(fā)的堆型之一，發(fā)展前景廣闊。SCWR堆芯流道復(fù)雜狹小，堆芯棒束承受高熱流密度和強(qiáng)核熱耦合，熱工水力是技術(shù)研發(fā)難點(diǎn)。本文通過試驗(yàn)手段，對(duì) SCWR類三角形子通道中流動(dòng)摩擦阻力特性進(jìn)行深入研究，研究結(jié)果可為SCWR的堆芯熱工水力設(shè)計(jì)及安全運(yùn)行提供試驗(yàn)依據(jù)。在壓力為11~

2、28MPa跨臨界壓力工況下，熱流密度為200~800kW/m2，質(zhì)量流速為700~1300kg/(m2·s)的參數(shù)范圍內(nèi)，通過試驗(yàn)研究的方法對(duì)棒徑8mm，柵距比為1.4的類三角形子通道內(nèi)水的流動(dòng)摩擦阻力特性開展了系統(tǒng)研究，分析了子通道內(nèi)水流動(dòng)摩擦阻力特性。將試驗(yàn)數(shù)據(jù)與經(jīng)典關(guān)聯(lián)式計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，評(píng)價(jià)了關(guān)聯(lián)式的預(yù)測(cè)能力和計(jì)算精度。提出適用于超臨界水冷堆堆芯非圓子通道內(nèi)摩擦阻力計(jì)算的關(guān)聯(lián)式，并校核了公式計(jì)算精度。
　　本文對(duì)堆芯類三角

3、形子通道內(nèi)水流動(dòng)摩擦阻力特性進(jìn)行了試驗(yàn)研究，研究發(fā)現(xiàn)：子通道內(nèi)單相水摩擦壓降隨著流體焓值的升高而增大，摩擦阻力系數(shù)基本保持不變；壓力對(duì)單相水摩擦阻力特性影響較小，質(zhì)量流速越大單相水摩擦壓降越大。工質(zhì)干度對(duì)子通道內(nèi)兩相摩擦阻力特性影響較大，隨著干度的增加，子通道內(nèi)摩擦壓降增大，當(dāng)干度達(dá)到一定值后，增加趨勢(shì)開始減弱。壓力對(duì)兩相摩擦倍率影響較大，隨著壓力的升高，摩擦壓降和兩相摩擦倍率減小；質(zhì)量流速和熱流密度對(duì)兩相摩擦倍率影響較小。超臨界水在低

4、焓值區(qū)為液態(tài)，摩擦阻力較?。怀^臨界溫度之后呈氣態(tài)，摩擦阻力明顯增大；質(zhì)量流速對(duì)超臨界水摩擦壓降的影響相比壓力和熱流密度更為明顯。總結(jié)現(xiàn)有的經(jīng)典關(guān)聯(lián)式，將試驗(yàn)數(shù)據(jù)與公式計(jì)算值進(jìn)行對(duì)比，對(duì)公式預(yù)測(cè)性能進(jìn)行評(píng)價(jià)。研究發(fā)現(xiàn)：現(xiàn)有的關(guān)聯(lián)式大多針對(duì)圓管和內(nèi)螺紋管，對(duì)類三角形子通道內(nèi)摩擦阻力特性預(yù)測(cè)效果不好，計(jì)算值與試驗(yàn)數(shù)據(jù)相比誤差較大。超臨界水摩擦阻力關(guān)聯(lián)式預(yù)測(cè)效果相對(duì)較好，亞臨界單相水和氣液兩相摩擦關(guān)聯(lián)式預(yù)測(cè)能力較差。根據(jù)類三角形子通道內(nèi)摩擦阻