RELAP5对自然循环下临界热流密度的数值分析

摘要

临界热流密度(CHF)是导致沸腾传热变化而使发热元件表面发生传热恶化的现象.RELAP5等系统程序的CHF模型对于传热系统的安全分析有重要影响.基于RELAP5程序对单棒及三棒束自然循环CHF实验进行建模,并在CHF实验数据基础上对RELAP5中CHF预测值进行对比分析.实验装置是带有一个向上流动通道的自然循环回路.其中单棒束加热测试段由一根轴向非均匀加热的电加热棒及圆管外壁组成的环管状流道,三棒束流道由三根相同的轴向非均匀加热棒与三叶型的外管组成.实验条件为低压、低流量的自然循环流动:入口压力110～270 kPa、入口过冷度为10～70 K、自然循环流量0～400 kg/(m2·s).依次以质量流量、入口压力和过冷度为基准参数对比分析实验值和RELAP5预测值.结果表明在低压、低流量及自然循环条件下,RELAP5中的CHF预测值随着质量流量的增大而增大,与入口压力及过冷度之间的依赖关系不明显.通过对实验值与模型计算值的比较得到,单棒束RELAP5模型预测的CHF值偏高于实验值,而三棒束RELAP5模型的预测值较实验值偏低.