水蒸气在安全壳表面冷凝是非能动冷却的一个重要环节,在核电站发生失水事故且丧失外来电力的情况下,可以及时将安全壳内的热量导出,避免超温超压而使安全壳的完整性被破坏,同时,由于安全壳内存在大量不凝性气体,故为了强化存在不凝性气体时蒸汽的冷凝,本文提出在安全壳穹顶表面安置凝水点,并进行冷凝换热优化设计,主要结果如下:鉴于安全壳内流动复杂,本文选择平行和垂直于表面两个流向进行研究。选择安置球形和锥形凝水点的表面与平面进行对比。当混合气体平行于安置凝水点的穹顶表面流动时,相比于平面,安置锥形凝水点的表面总换热速率提高了 7.3%左右,安置球形凝水点的表面提高了 11.7%左右,强化换热效果更好。冷凝液大多集中在凝水点上且部分冷凝液会被气流冲走;当混合气体垂直于表面流动时,比起平面,安置锥形凝水点的表面总换热速率提高了 1.3%左右,安置球形凝水点的表面提高了 5.3%左右,强化换热效果更好,冷凝液大多集中在凝水点上,有利于形成液滴然后滴落。基于强化换热效果较好的球形凝水点,对其进行进一步的尺寸优化设计。在两种流向下,随着凝水点高度-底面半径比的增大,总换热速率均变化不大,随着凝水点尺寸的增大,单位面积上的换热速率明显下降。当凝水点高3.2mm、底面半径为1.6 mm时,在两种流向下表现的强化换热效果较好。基于该强化换热效果较好的球形凝水点尺寸,对其进行进一步的分布间距优化设计。在两种流向下,随着凝水点分布间距的增大,总换热速率均变化不大。通过对单个或两个凝水点附近流域的分析,考虑了平行和垂直于表面两种流动方向以及特定的边界条件,计算结果表明,在安全壳穹顶表面上安置高3.2 mm、底面半径为1.6 mm且分布间距为5 mm时的球形凝水点对冷凝换热的强化效果较好。