主控室非能动热阱实验研究

摘要

在核电厂发生事故导致正常空调系统停运后,通过利用由厚重混凝土围护结构构成的非能动热阱吸收空气中的热量，衰减并延迟主控室内的温升，在一段时间内不超过设计限值，以保证主控室人员可居留和设备正常运行。本文主要研究主控室非能动热阱的热工响应特性。
　　首先利用热力学和传热学知识对该非能动热阱进行分析，建立简化的物理模型和数学模型，获得热阱响应特性的影响因素，即热阱各组分的几何参数和物理性质、内表面对流换热特性、室内外热扰强度。
　　其次实验研究厚重混凝土模块的蓄热性能，依照工程原型制作带肋片的顶板混凝土模块和不带肋片的墙体模块。测量72小时内的模块蓄热量。相对于外环境温度，室内温度对混凝土蓄热的影响程度更大。表面设置肋片能更好地增强混凝土模块的蓄热。而在室内热扰总量不变的情况下，较大的热扰变化幅度会导致混凝土蓄热量增大。
　　再次设计并搭建主控室热阱模型实验台，利用水模拟混凝土结构作为蓄热介质，采用舱内冷辐射板和舱外蓄热水箱系统等效替代混凝土热阱吸热蓄热，进行模型实验，在不同内热扰强度和持续时间下，测量热阱的室内空气温度响应和顶板及墙体热阱的蓄热量。验证了室内空气最大温升没有超过规定限值，且设置肋片的顶板传热壁面的蓄热能力要明显高于不带肋片的墙体壁面。
　　最后建立起主控室原型数值模型，分析各种因素对室内温度响应特性和热阱蓄热量的影响。分析表明，室内空气初始温度、主控室外温度、围护结构保温层厚度对事故后72小时内主控室内空气最大温升基本没有影响。而通过增加肋片高度和减少肋片间距来改变肋片布置形式，能较好地降低室内空气最大温升。

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第一章 绪论

1.1研究背景

1.2研究对象

1.3研究现状

1.4研究内容与目的

1.5研究方法

第二章 非能动热阱理论分析

2.1热传递的基本知识

2.2基本热工参数

2.3蓄热性能评价参数

2.4 热阱过程分析

2.5 热阱系统理论建模

2.6 本章小结

第三章 钢筋混凝土模块热工实验

3.1实验设计

3.2混凝土模块一维传热验证

3.3第三类边界条件热工实验

3.4第二类边界条件热工实验

3.5本章小结

第四章 非能动热阱模型实验

4.1实验设计原理

4.2热阱模型实验台架搭建

4.3实验场景及结果分析

4.4本章小结

第五章 非能动热阱原型性能优化分析

5.1热阱性能验证

5.2影响因素分析

5.3设计改进方向

5.4本章小结

第六章 总结与展望

6.1总结

6.2 本文的不足及展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表的学术论文与专利成果