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从实验中观察到的自然循环流量漂移是自然循环流动不稳定中比较特殊的不稳定现象,是一个缓慢的长热工过程,至今未见有其它研究报导。
本文以低温供热堆一回路自然循环为研究背景,在模拟实验研究的基础上,着重于建立自然循环流量漂移的理论分析模型,编制计算程序,以及对漂移现象在各种不同条件下的特性分析,力图揭示漂移规律。
本文以四方程漂移流模型为基础,建立了一个考虑因素比较全面、分区也较详细的低干度自然循环理论分析模型,提出了用系统的特征曲线图谱来分析流量漂移的研究方法,并将方法归纳成几个主要的步骤;通过数值方法获得了较为完整的特征曲线图谱,成功地将方法运用于分析自然循环流量漂移问题;通过计算,获得了自然循环运行益线、分岔图、以及流量漂移边界图等分析工具,并发展了流量漂移的理论判据;运行曲线的分岔特性揭示了两种典型的自然循环流动不稳定现象,即:流量漂移和热虹吸现象,并对这两种物理过程进行了动态计算;在对各种热工、几何参数进行效应分析的基础上,给出了避免流量漂移发生的具体措施,从而构成了关于自然循环流量漂移较为完整的理论研究框架,计算结果与实验数据相符。
通过分析计算,得到如下主要研究成果和结论:
1.在特定条件下,低压、低干度自然循环两相流动系统可能发生流量漂移,漂移发生时流量减小,入口温度降低,出口温度升高,是一个长热工过程。
2.特征曲线图谱分析是研究自然循环流量漂移行之有效的研究方法。考虑各种热工水力学过程(如欠热沸腾、冷凝、闪蒸等)的理论计算模型是获得准确的特征曲线图谱的基础。
3.低干度自然循环流量漂移发生在系统阻力特性曲线的负斜率区。在漂移起始工况点处,阻力特性曲线的斜率陡于驱动力特性曲线的斜率。
4.减小加热热流、增加系统压力、降低出口两相局部阻力、加大入口单相局部阻力对避免自然循环流量漂移有利,上升段长度在一定范围内,对漂移边界及漂移区域有影响。
5.采用加压、低功率、低入口欠热度的运行方案可以有效地避免低温堆从冷态到压水运行模式,再到沸腾运行模式转变的过程中出现的流动不稳定现象,包括流量漂移不稳定。