汽液两相流条件下压水堆蒸汽发生器传热管流致振动实验研究

摘要

压水堆蒸汽发生器传热管在蒸汽发生器二次侧复杂的汽液两相流条件下可能会发生振动,该振动是传热管损坏的一个重要影响因素.所以,核工程界在反应堆蒸汽发生器设计时,高度重视传热管在汽液两相流条件下的流致振动研究.由于实际工况十分复杂,模拟十分困难,目前普遍采用空气代替蒸汽进行实验,但这与真实情况存在差异.本文开展了汽液两相流条件下的蒸汽发生器传热管流致振动实验研究,实验台架采用单排布置的非均匀热流密度电加热棒提供汽水两相流场.通过可视化窗口观察了流场的流动形态,发现了实验台架顶部的环腔流现象——汽液两相流由热端一侧向冷端一侧“横扫”流动.本文测量了传热管在不同工况下的振幅,为了减弱传热管弯管区横向流的剧烈程度,以减弱流致振动的剧烈程度,本文提出了中央隔板的设计,即在弯管区中间位置安装一个隔板来阻碍该处的横向流.本文通过实验,得到了传热管的振动特性,传热管振动幅值较小,为μm量级,振动属于没有明显规律的随机振动.中央隔板减弱了汽液两相流由热端一侧向冷端一侧的“横扫”流动,降低了传热管的振幅,有效地减弱了传热管的流致振动.