竖直环形夹层内部自然对流现象研究

摘要

控制棒驱动机构（CRDM）是反应堆中调节反应堆功率和紧急停堆的核心设备，对反应堆的运行和安全有重要影响。为保证控制棒驱动机构的正常运行，磁轭线圈温度必须低于设计温度以免绝缘失效。CRDM驱动杆与承压壳体之间的环形夹层内高温冷却剂的自然对流是CRDM轴向传热的主要因素。本文基于CRDM样机，将其简化为一端开口、一端封闭的竖直环形夹层结构，建立实验装置并开展外部通风冷却的耦合传热实验。研究了环形夹层入口水温、环形夹层外部风速等因素对环形夹层内自然对流传热的影响。结果表明：环形夹层内自然对流换热系数不仅和Gr数有关，还与外部强迫对流换热系数相关，基于实验结果提出了使用外部强迫对流换热系数 Nug对 Gr数进行修正的传热计算关系式。对实验对象开展了CFD数值模拟，分析了竖直环形夹层耦合外部强制风冷传热现象。数值结果表明CFD方法能给出其自然对流现象，但在定量结果上存在很大的偏差。最后对本文的实验对象开展了理论分析，基于实验数据提出了热虹吸模型可用于设计计算。

目录

封面

中文摘要

英文摘要

符合说明

目录

第一章 绪论

1.1研究背景

1.2研究现状

1.3研究意义

1.4本文研究内容

第二章 实验装置及方法

2.1实验装置

2.2实验数据采集

2.3实验方法

2.4本章小结

第三章 实验结果及分析

3.1入口水温对轴向传热的影响

3.2冷却风速对轴向传热的影响

3.3内管顶端与外管内壁之间空腔对轴向传热的影响

3.4 Gr数，强迫对流Nug数对自然对流的影响

3.5本章小结

第四章 数值模拟

4.1数值传热学简介

4.2计算结果分析

4.3本章小结

第五章 热虹吸传热模型

5.1热虹吸传热模型

5.2模型参数敏感性分析

5.3结果对比

5.4本章小结

第六章 总结和展望

6.1主要工作内容

6.2主要创新点

6.3研究展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间已发表或录用的论文

声明