安全壳作为核电厂阻止放射性物质释放到环境中的最后一道屏障,在严重事故条件下,其完整性对于核电厂安全具有重要意义。为了保证严重事故条件下安全壳能够长期进行主动卸压,文中设计了一套长期过滤排放系统。空冷器是长期过滤排放系统设计中最关键的设备,其作用在于将文丘里水洗器内蒸发的水分冷凝,并将凝液回流至水洗器内,从而维持文丘里水洗器内化学溶液的液位。空冷器采用水平布置方式,由于安全壳排放气体中含有不凝性气体,蒸汽在水平管内冷凝过程中,不凝性气体的存在会导致传热过程恶化,所以必须对含不凝性气体蒸汽冷凝传热问题进行研究。因此,本文搭建了相关实验台,研究了水平管内纯蒸汽及含不凝性气体蒸汽冷凝局部传热特性,在此基础上利用Fortran语言编程,验证了换热器及系统整体运行特性,本文的主要研究工作和结果如下:(1)对纯蒸汽在水平管内的局部冷凝换热特性进行了实验研究,分析了壁面过冷度、压力和流速的变化对冷凝传热系数的影响;采用Mandhane、Taitel和Dukler、Breber及Tandon流型图对换热管内沿程两相流型进行了判别,在此基础上将采用现有关系式计算的冷凝传热系数与实验值进行了比较,指出了现有关系式的不足,并通过拟合得到了一个水平管内蒸汽冷凝传热系数计算关系式。(2)对含不凝性气体蒸汽在水平管内局部冷凝换热特性进行了实验研究,分析了空气质量分数、壁面过冷度、压力和流速的变化对冷凝传热系数的影响,并通过对实验数据的拟合,得到了适用于水平管内含不凝性气体蒸汽冷凝传热系数计算的关系式。在实验研究的基础上,建立了 RELAP5/MOD4.0仿真模型,并将模型计算结果与实验结果进行了对比,分析了 RELAP5/MOD4.0程序对于含不凝性气体蒸汽冷凝传热系数计算适用性和准确性。(3)对长期过滤排放系统中的凝液回流系统及非能动的空气冷却系统运行特性进行了分析。结果表明:只需保证水洗器出口至换热器入口管道直径≥0.2m,空冷器与水洗器之间的相对高度大于2.5m,凝液即可依靠重力顺利回流至水洗器内;空气侧管道长度及弯头个数对空冷器的冷凝量有重要影响,且随管道长度及弯头个数的增加,空冷器的冷凝量减少;在设计条件及空冷器冷凝量相同的情况下,相比于光管,空冷器采用翅片管方案,所需换热管长及换热管根数更少,空冷器结构更加紧凑。采用翅片管后,空冷器的整体性能大幅改善。