乏燃料论文关于乏燃料池喷淋系统离心式喷嘴性能试验论文范文参考资料

乏燃料纸参考乏燃料池喷淋系统离心喷嘴性能试验模型纸程苏夏桂绿汀上海核工程研究设计院文摘压水堆核电厂配备了乏燃料池喷淋系统，以应对极端事故条件下的乏燃料池排空和乏燃料暴露。为了确保喷雾系统能够覆盖乏燃料池的整个表面区域并提供足够的冷却流量，有必要正确选择喷嘴并深入研究其喷雾特性。在此基础上，应设置喷雾系统，包括喷嘴的数量、间距、安装角度和扭转角度。本文对所选分体式离心喷嘴的性能进行了测试和研究，分析了高度、流量和扭转角等关键因素对其喷雾流密度分布特性的影响。试验和分析结果为乏燃料池喷淋系统的设计提供了依据。关键词喷雾；离心喷嘴；流动密度1.背景压水堆核电厂配有乏燃料池喷淋系统，以应对极端事故造成的池水排空和乏燃料组件暴露。在乏燃料池的东西两侧壁上沿长度方向分别设置一组喷嘴，通过喷射对乏燃料12进行冷却。喷雾系统的设计应确保喷雾能够覆盖乏燃料池的整个表面区域，并提供足够的喷雾流密度(单位面积、单位(m3/h)/m2的有效喷雾流)，以带走乏燃料组件产生的衰变热，从而确保燃料安全。单喷嘴的喷雾性能将直接影响整个喷雾系统的设计。因此，本文根据系统的设计要求对喷嘴进行了初步的试验选择，重点研究了所选分体式离心喷嘴的喷雾特性，分析了喷雾高度、流量和扭转角对喷雾流量分布特性的影响，为乏燃料池喷雾系统的设计提供了数据支持和指导建议。2.测试介绍和喷嘴选择2.1测试简介在国内首次测量了喷嘴喷雾的流量密度分布特性。试验台的设计如图2-1所示。在地面的喷雾覆盖区域内，试验方块被划分为25cm25cm的大小，直径为250mm的收集桶被间隔放置。该尺寸相当于单个乏燃料组件栅格框架的横截面尺寸。相邻桶之间的水平和垂直间距为500 mm。空白单元的喷射流量根据周围四个正方形的流量平均值获得。水箱中的水通过过滤器3进入液体泵1。为了保证管道的安全，当旁路管道5出口处的水流稳定后，同时打开常开电磁阀4和常闭电磁阀10的开关，调节调节阀2，使流量达到各试验工况所需的数值，然后摆动筒体收集喷淋流量。测试完成后，根据集液桶的摆放顺序，用电子秤称重，并记录在表格中。2.2喷嘴选择对于乏燃料池喷雾系统的设计，喷雾覆盖面积和喷雾流密度是两个最关键的指标。因此，单喷嘴的喷射幅度应满足乏燃料池的宽度要求，雾化颗粒在到达乏燃料组件之前不会因环境温度高而直接蒸发，而是会直接落在燃料组件上，以确保其具有足够的流动密度的冷却效果。根据喷嘴的功能和技术参数，本文以旋转水心离心喷嘴、整体式离心喷嘴和分体式离心喷嘴为试验对象，首先进行喷雾振幅和雾化粒径的测量。根据乏燃料池喷淋系统的设计要求，当额定压力为0.3兆帕，喷淋高度大于7.8米时，喷嘴流量应达到5 5.7立方米/小时，喷淋幅度应达到6.4米。根据试验结果，本文选择了性能指标能满足上述要求的分体式离心喷嘴。结构示意图如图2-2所示。3.喷嘴性能分析流量分布在表3-1的试验条件下，喷嘴在7.8m、8.4m和9m高度X=0m(喷嘴中心线)和Y=3.25m(约1/2喷雾振幅)的喷雾流密度分布曲线如图3-2所示。从试验结果可以看出，喷嘴在3个不同高度X=0 m和Y=3.25m时的流量密度总体分布趋势基本一致，表明当喷雾高度大于7.8m时，喷嘴已经处于喷雾振幅和流量分布相对稳定的喷雾区域。但是，在这个高度范围内，随着喷雾高度的增加，流量密度的峰值沿纵向有一定的偏差：当H=7.8m时，峰值出现在0.45m处；当H=9m时，峰值出现在0.95米处，向外延伸0.5米，即两个电池之间的距离。此外，从纵向分布曲线的趋势可以看出，流动密度在喷嘴附近达到峰值，然后急剧下降，在Y=2.75m米附近有一个中空区域，之后流动密度在纵向上上升到一定程度，直到在喷雾宽度的边缘再次下降。结合横向分布曲线和H=8.4m的流量分布色阶图(图3-3)，可以看出中空区域大致位于喷雾覆盖区域的中心，喷嘴右侧的平均流量密度约为左侧的2倍。这种分布特性与喷嘴的离心结构密切相关。旋转后，水流形成中空的圆锥形液膜，与喷嘴附近的空气碰撞后迅速破裂，形成水滴落下。在离心力的作用下，左右两侧的分布也表现出明显的不均匀性。因此，在设计乏燃料池喷淋系统时，应尽可能结合工程实际选择H7.8m的喷淋高度，以获得最大喷淋幅度和稳定的流量密度分布。相邻喷嘴之间的距离应充分考虑峰值消除和谷值减小的效果，以减少中空面积和不对称性对整体流动密度分布的影响。3.2流量灵敏度分析在表3-2的试验条件下，流速为5m3/h、5m3/h和6m3/h时，X=0m和Y=3.25m的喷雾流密度分布曲线如图3-4所示。不同流量下喷嘴横向和纵向流动密度分布的总体趋势与第3.1节中的分析结果相似，峰值和中空区域现象仍然存在。喷雾流密度的峰值随着喷雾流的增加而增加。并且因为入口压力增加，出口处的注射速度增加，并且液体可以到达更远的距离，峰值在纵向方向上具有向外膨胀的小幅度。此外，随着流量的增加，中空区域逐渐缩小，最小流量密度也增加。流速密度曲线在Y=3.75m米 6.5米范围内逐渐变平，即该区域流速分布逐渐变均匀。在确定喷淋水源的情况下，应尽可能减小管道阻力，优化乏燃料池喷淋系统的布置方案，并获得较大的有效喷淋流量。3.3扭转角灵敏度分析在表3-3所示的试验条件下，喷嘴在0、15、30和45扭转角时，Y=1m和Y=3.25m时的喷雾流密度分布曲线如图3-5所示。不同扭转角下的喷雾流密度分布差异很大。比较Y=1m和Y=3.25m的流量密度分布曲线，可以看出当扭转角30时，喷雾流集中在靠近喷嘴的一侧。在5m3/h的