超臨界水冷堆類三角形子通道內(nèi)超臨界水傳熱的試驗(yàn)研究.pdf

1、超臨界水冷堆（Supercritical water cooled reactor-SCWR）是第四代先進(jìn)核能系統(tǒng)，是GIF重點(diǎn)研發(fā)第四代堆型。反應(yīng)堆熱工水力是SCWR研發(fā)基礎(chǔ)，論文重點(diǎn)針對(duì)反應(yīng)堆堆芯類三角形子通道內(nèi)流動(dòng)傳熱特性，開展試驗(yàn)研究，為 SCWR熱工準(zhǔn)則和安全設(shè)計(jì)提供試驗(yàn)數(shù)據(jù)和傳熱特性預(yù)測(cè)方法，具有極其重要的工程應(yīng)用價(jià)值和理論意義。
　　論文在熱流密度為200~800 kW/m2，壓力為23~28 MPa，質(zhì)量流速為70

2、0~1300 kg/(m2·s)的參數(shù)范圍，對(duì)棒徑為8 mm，柵距比為1.4的SCWR類三角形子通道，進(jìn)行了超臨界水的流動(dòng)傳熱試驗(yàn)研究。研究獲得了類三角形子通道的軸向溫度分布和典型傳熱特性，研究了參數(shù)對(duì)傳熱特性的影響，擬合出預(yù)測(cè)類三角形子通道內(nèi)超臨界水傳熱特性的試驗(yàn)關(guān)聯(lián)式，并將試驗(yàn)數(shù)據(jù)與經(jīng)典關(guān)聯(lián)式進(jìn)行了對(duì)比分析。
　　SCWR類三角形子通道內(nèi)超臨界水的傳熱特性試驗(yàn)的研究表明，類三角形子通道軸向壁溫沿流動(dòng)方向逐漸升高，在大比熱區(qū)（c

3、p>8.4 kJ/(kg·K)）壁溫平緩，傳熱系數(shù)出現(xiàn)峰值，發(fā)生了傳熱強(qiáng)化。在壓力和質(zhì)量流速相同時(shí)，壁面溫度隨熱流密度的增加而升高，傳熱系數(shù)峰值降低。而在質(zhì)量流速和熱流密度相同時(shí)，壁面溫度隨壓力提高而增大，換熱系數(shù)峰值減小。質(zhì)量流速可以強(qiáng)化傳熱，質(zhì)量流速增大，壁溫降低換熱系數(shù)增大。在遠(yuǎn)離大比熱區(qū)的低焓值區(qū)熱流密度和壓力對(duì)傳熱的影響較小。而在大比熱區(qū)內(nèi)，傳熱系數(shù)受熱流密度和壓力的影響顯著。傳熱系數(shù)峰值隨熱流密度和壓力的增大而明顯降低。隨焓

4、值增加，越過大比熱區(qū)時(shí)，熱流密度和壓力和質(zhì)量流速對(duì)傳熱系數(shù)的影響減小。試驗(yàn)研究還發(fā)現(xiàn)，當(dāng)熱流密度達(dá)到800 kW/m2時(shí)，壁溫和傳熱系數(shù)表現(xiàn)出了異常規(guī)律，在大比熱區(qū)，壁溫不再隨焓值平坦變化，換熱系數(shù)峰值不明顯。當(dāng)壓力提高到28 MPa時(shí)，在大比熱區(qū)的強(qiáng)化傳熱作用被削弱。質(zhì)量流速提高到一定程度時(shí)，其傳熱強(qiáng)化作用效果不如在低質(zhì)量流速時(shí)明顯。
　　基于類三角形子通道內(nèi)超臨界水傳熱特性試驗(yàn)數(shù)據(jù)，擬合針對(duì)類三角形子通道中在超臨界壓力下遠(yuǎn)離大