大庆 200 MW 低温堆换热器水力学模拟实验研究.pdfVIP

　第 31 卷第 5 期 原 子 能 科 学 技 术 . 31, . 5 V o l N o 　1997 年 9 月 A tom ic Energy Science and T echno logy Sep. 1997 大庆 200 MW 低温堆换热器 水力学模拟实验研究 姜胜耀　张佑杰　贾海军　博金海　洪留明　薄涵亮　刘志勇 (清华大学核能技术设计研究院, 北京, 102201) 通过 1 ∶2 的实验模型, 对大庆 200 MW 低温核供热堆主换热器进行了水力学模拟研究。研究 结果表明: 当R e 5000 时, 换热器的阻力系数已进入自模区。给出了换热器达到自模时的阻力系 数及各流程间的流动阻力分布。提出了减少出口段流动阻力的优化设计方案。阻力系数的设计值 与模拟研究结果相吻合。描述了发生 2 次流量漂移现象时, 各系统参数的变化过程。为大庆 200 MW 低温核供热堆主换热器的最终设计提供了实验基础。 关键词　200 MW 核供热堆　热交换器　流动阻力　流量漂移 我国计划于 2000 年前在大庆市建成世界上第 1 座 200 MW 低温核供热堆 (N HR 200) [ 1 ] , 它将用于区域供暖和空调、海水淡化、稠油热采、高温工艺热利用等。 200 主换热 N HR [ 2 ] ( ) 器是关键组成部分 。该换热器为管壳式U 型管结构, 一次侧 即壳侧 采用自然循环对流换 热方案, 其水力学特性直接影响反应堆的安全性及经济效益。虽然对水水管壳式换热器已有 相当丰富的研究成果, 但是由于N HR 200 主换热器的结构特点以及 200 MW 低温堆一回路 自然循环对换热器换热及阻力的严格限制, 给换热器的换热及阻力设计提出了新的课题。大庆 200 MW 低温堆将是世界上第 1 座工业示范供热堆, 对其关键设备的设计必须建立在有效的 实验研究基础上。本研究的重点在于: 通过模拟实验研究, 获得换热器模型一次侧总阻力及各 流程的阻力分布, 得出换热器原型的流程阻力系数和总阻力系数, 为N HR 200 主换热器和 N HR 200 热工水力学设计提供实验依据。 1　实验系统 实验系统示于图 1。它由实验本体、出口联接段、蓄水池、调速电机、离心泵、稳压罐、流量 计、调节阀、软接头及入口整流段组成。2 台离心泵从蓄水池中把水泵入稳压罐。当稳压罐内压 力平衡后, 即有稳定的流量从稳压罐中分两路流出, 各路流经涡街流量计、调节阀及入口整流 ( 器后, 进入换热器长方形入口 在换热器双侧进口前, 各设一段水平管段以加长进口段的长度。 同时, 在实验段的入口处, 为了保证入口水流均匀分布, 专门设计了一段整流管段, 尽可能使入 ) 口侧水流稳定 。之后, 水流方向改变 90 °, 分上下两路横向冲刷管束, 经第 1 个折流板后又 1 次 收稿日期:　收到修改稿日期: 第 5 期　　姜胜耀等: 大庆 200 MW 低温堆换热器水力学模拟实验研究 419 横向冲刷管束, 流体汇集在U 型管中央通 道, 经第 2 个折流板后有一部分流体分上下 两路再次横向冲刷管束, 另一部分流体不改 变流动方向横向冲刷U 型管顶部管束后通 过此处带有 36 个孔的挡板, 与另一部分经 过该带孔挡板两端的流体汇合后流出换热 器到蓄水池, 完成流动循环。换热器模型主