反应堆大厅散热通风参数的设计方法及系统技术方案

本发明专利技术提供一种反应堆大厅散热通风参数的设计方法及系统，方法包括：建立反应堆大厅流体域模型并进行网格离散化，通过仿真获取不同的大厅送风量和电机进风温度，拟合得第一式；考虑电机送风，通过仿真获取不同的电机进风和排风温度，拟合得第二式；计算电机散热值，进而得到其与电机排风温度的第三式，根据该式计算与电机散热量设计值对应的排风温度，再根据第二式，计算与该排风温度对应的进风温度，再计算电机通风量，并判断其是否大于电机通风量设计值，若是，则提高大厅送风量输入值，返回步骤S4，反之，则输出大厅通风参数。本发明专利技术所得的大厅送风量，不仅能够保障大厅内空气温度满足设计要求，而且能够保证钠泵电机送风散热达到设计要求。到设计要求。到设计要求。

【技术实现步骤摘要】
反应堆大厅散热通风参数的设计方法及系统


[0001]本专利技术涉及核
，具体涉及一种反应堆大厅散热通风参数的设计方法及系统。

技术介绍

[0002]快堆典型通风系统属于核岛通风系统，主要功能是排出反应堆装置及其它设备、管道等产生的大量余热，避免堆坑、反应堆大厅及反应堆厂房房间内部空气温度升高，保证工艺设备正常运行及人员进入的要求，满足电厂安全运行相关要求。反应堆大厅通风系统是快堆典型通风系统的重要组成部分，是保证大厅内工作人员和仪器设备正常工作的重要设施，因此科学设计大厅内通风系统，对于保证设备正常运行、电厂人员安全具有重要的意义。
[0003]反应堆大厅内主要散热设备为钠泵电机、输送液态钠的钠管道，钠管道主要是向中间热交换器、独立热交换器输送液态钠。反应堆大厅换气通风系统包含：反应堆大厅送风系统和反应堆大厅排风系统。反应堆大厅通风系统的设计需满足换气次数的要求并保证反应堆大厅内的温度要求(反应堆大厅内温度需维持在+5 ℃至+40℃)。此外，为了有效降低钠泵电机的温度，需要对其进行单独送风。由于风源来自钠泵电机附近(反应堆大厅内)，因此需要保证钠泵附近的空气温度不能过高，避免由于钠泵电机送风系统散热效率低下，而达不到设计要求。
[0004]反应堆大厅通风系统的设计过程中，主要存在参数多、参数耦合、系统复杂的问题，需要建立一套合理的设计方法，将所有因素都纳入设计方法中。其关键问题是怎么样去保障大厅内空气温度满足设计要求，在此基础上设计一回路钠泵电机通风量、二回路钠泵电机通风量、钠管道温度和散热量等。

技术实现思路

[0005]本专利技术所要解决的技术问题是针对现有技术中存在的上述不足，提供一种。
[0006]解决本专利技术技术问题所采用的技术方案是：
[0007]本专利技术提供一种反应堆大厅散热通风参数的设计方法，包括：
[0008]S1：根据通风系统、反应堆大厅、反应堆大厅内主要散热设备的结构参数，建立反应堆大厅内部的流体域模型；
[0009]S2：对所述流体域模型进行网格离散化，形成网格模型；
[0010]S3：给定包括反应堆大厅内输钠管壁面散热参数在内的流体域参数，针对不同的大厅送风量，对步骤S2所得的网格模型进行仿真分析，获得与不同的大厅送风量对应的反应堆大厅内部的温度场仿真结果，在满足反应堆大厅设计温度的温度场仿真结果中提取一回路钠泵电机进风口处温度，通过拟合得到大厅送风量与一回路钠泵电机进风温度的关系式，设为第一关系式，从第一关系式中获取满足反应堆大厅设计温度的大厅送风量范围；
[0011]S4：给定包括大厅送风量输入值、反应堆大厅内主要散热设备的散热参数，以及一
回路和二回路钠泵电机的通风量设计值在内的流体域参数，所述大厅送风量输入值在步骤S1所得的大厅送风量范围内；针对不同的大厅送风温度，对步骤S2所得的网格模型进行仿真分析，获得与不同的大厅送风温度对应的反应堆大厅内部的温度场仿真结果，并在温度场仿真结果中提取一回路钠泵电机进风口处温度和一回路钠泵电机排风口处温度，通过拟合得到一回路钠泵电机进风口处温度和一回路钠泵电机排风口处温度的关系式，设为第二关系式；
[0012]S5：根据步骤S4所得的第二关系式，计算一回路钠泵电机排风口处温度和与其对应的一回路钠泵电机进风口处温度的差值，设为第一差值，由所述第一差值和一回路钠泵电机通风量设计值计算一回路钠泵电机散热值，进而得到一回路钠泵电机散热值和一回路钠泵电机排风口处温度的关系式，设为第三关系式；
[0013]S6：根据步骤S5所得的第三关系式，得出与一回路钠泵电机散热量设计值对应的一回路钠泵电机排风口处温度计算值，再根据步骤S4所得的第二关系式，得出与一回路钠泵电机排风口处温度计算值对应的一回路钠泵电机进风口处温度计算值，计算一回路钠泵电机排风口处温度计算值和一回路钠泵电机进风口处温度计算值的差值，设为第二差值，根据一回路钠泵电机散热值和所述第二差值计算一回路钠泵电机通风量，并与一回路钠泵电机通风量设计值比较，若计算所得的一回路钠泵电机通风量大于一回路钠泵电机通风量设计值，则提高大厅送风量输入值，返回步骤 S4，反之，则将所述大厅送风量输入值、一回路钠泵电机进风口处温度计算值和一回路钠泵电机排风口处温度计算值作为反应堆大厅散热通风参数输出。
[0014]可选地，所述一回路钠泵电机散热值和一回路钠泵电机通风量之间的关系式如式(1)所示：
[0015][0016]式中：
[0017]G—一回路钠泵电机通风量，m3/h；
[0018]Q—一回路钠泵电机散热值，kW；
[0019]ρ—空气密度，kg/m3；
[0020]C
p
—空气的比热，kJ/kg
·
℃；
[0021]t
p
—排风温度，℃；
[0022]t
j
—进风温度，℃。
[0023]可选地，反应堆大厅内主要散热设备包括：一回路钠泵电机、二回路钠泵电机、输钠管壁面、预热阱、大中型设备清洗容器和细长型设备清洗容器。
[0024]可选地，所述通风系统的结构参数包括：送风管道的布置和尺寸、送风管道上的送风口的尺寸和位置、排风管道的布置和尺寸、排风管道上的排风口的尺寸和位置。
[0025]可选地，所述反应堆大厅的结构参数包括：反应堆大厅的尺寸，以及大厅内主要建筑物的尺寸。
[0026]可选地，所述步骤S3中，对步骤S2所得的网格模型进行仿真分析的过程为：
[0027]1)将步骤S2所得的网格模型导入FLUENT软件中；
[0028]2)设定流体域参数，包括：大厅送风量及送风温度、反应堆大厅内输钠管壁面散热
参数；
[0029]3)设定环境空气温度和密度，及重力方向及重力加速度；
[0030]4)设定边界条件，包括：送风管道入口设置为速度入口边界，排风管出口设置为压力出口边界，输钠管壁面设置为恒热流边界或恒温边界，钠泵电机外壁面设为恒定热流边界，其它墙壁设置为绝热边界；
[0031]5)设定湍流模型，选择标准K
‑
ε湍流模型；
[0032]6)离散方程的求解选择分离变量法，速度与压力的解耦方法选择SIMPLEC算法，速度和温度场的离散格式采用高精度QUICK 格式；
[0033]7)进行迭代计算。
[0034]可选地，所述步骤S4中，对步骤S2所得的网格模型进行仿真分析的过程为：
[0035]1)将步骤S2所得的网格模型导入FLUENT软件中；
[0036]2)设定流体域参数，包括：大厅送风量及送风温度、反应堆大厅内输钠管壁面散热参数、一回路和二回路钠泵电机的通风量设计值；
[0037]3)设定环境空气温度和密度，及重力方向及重力加速度；
[0038]4)设定边界条件，包括：送风管道入口设置为速度入口边界，排风管出口设置为压力出口边界，输钠管壁面设置为恒热流边界，钠泵电机进本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种反应堆大厅散热通风参数的设计方法，其特征在于，包括：S1：根据通风系统、反应堆大厅、反应堆大厅内主要散热设备的结构参数，建立反应堆大厅内部的流体域模型；S2：对所述流体域模型进行网格离散化，形成网格模型；S3：给定包括反应堆大厅内输钠管壁面散热参数在内的流体域参数，针对不同的大厅送风量，对步骤S2所得的网格模型进行仿真分析，获得与不同的大厅送风量对应的反应堆大厅内部的温度场仿真结果，在满足反应堆大厅设计温度的温度场仿真结果中提取一回路钠泵电机进风口处温度，通过拟合得到大厅送风量与一回路钠泵电机进风温度的关系式，设为第一关系式，从第一关系式中获取满足反应堆大厅设计温度的大厅送风量范围；S4：给定包括大厅送风量输入值、反应堆大厅内主要散热设备的散热参数，以及一回路和二回路钠泵电机的通风量设计值在内的流体域参数，所述大厅送风量输入值在步骤S1所得的大厅送风量范围内；针对不同的大厅送风温度，对步骤S2所得的网格模型进行仿真分析，获得与不同的大厅送风温度对应的反应堆大厅内部的温度场仿真结果，并在温度场仿真结果中提取一回路钠泵电机进风口处温度和一回路钠泵电机排风口处温度，通过拟合得到一回路钠泵电机进风口处温度和一回路钠泵电机排风口处温度的关系式，设为第二关系式；S5：根据步骤S4所得的第二关系式，计算一回路钠泵电机排风口处温度和与其对应的一回路钠泵电机进风口处温度的差值，设为第一差值，由所述第一差值和一回路钠泵电机通风量设计值计算一回路钠泵电机散热值，进而得到一回路钠泵电机散热值和一回路钠泵电机排风口处温度的关系式，设为第三关系式；S6：根据步骤S5所得的第三关系式，得出与一回路钠泵电机散热量设计值对应的一回路钠泵电机排风口处温度计算值，再根据步骤S4所得的第二关系式，得出与一回路钠泵电机排风口处温度计算值对应的一回路钠泵电机进风口处温度计算值，计算一回路钠泵电机排风口处温度计算值和一回路钠泵电机进风口处温度计算值的差值，设为第二差值，根据一回路钠泵电机散热值和所述第二差值计算一回路钠泵电机通风量，并与一回路钠泵电机通风量设计值比较，若计算所得的一回路钠泵电机通风量大于一回路钠泵电机通风量设计值，则提高大厅送风量输入值，返回步骤S4，反之，则将所述大厅送风量输入值、一回路钠泵电机进风口处温度计算值和一回路钠泵电机排风口处温度计算值作为反应堆大厅散热通风参数输出。2.根据权利要求1所述的反应堆大厅散热通风参数的设计方法，其特征在于，所述一回路钠泵电机散热值和一回路钠泵电机通风量之间的关系式如式(1)所示：式中：G
‑
一回路钠泵电机通风量，m3/h；Q
‑
一回路钠泵电机散热值，kW；ρ
‑
空气密度，kg/m3；C
p
‑
空气的比热，kJ/kg
·
℃；t
p
‑
排风温度，℃；
t
j
‑
进风温度，℃。3.根据权利要求1所述的反应堆大厅散热通风参数的设计方法，其特征在于，反应堆大厅内主要散热设备包括：一回路钠泵电机、二回路钠泵电机、输钠管壁面、预热阱、大中型设备清洗容器和细长型设备清洗容器。4.根据权利要求1所述的反应堆大厅散热通风参数的设计方法，其特征在于，所述通风系统的结构参数包括：送风管道的布置和尺寸、送风管道上的送风口的尺寸和位置、排风管道的布置和尺寸、排风管道上的排风口的尺寸和位置。5.根据权利要求1所述的反应堆大厅散热通风参数的设计方法，其特征在于，所述反应堆大厅的结构参数包括：反应堆大厅的尺寸，以及大厅内主要建筑物的尺寸。6.根据权利要求1
‑
5任一项所述的反应堆大厅散热通风参数的设计方法，其特征在于，所述步骤S3中，对步骤S2所得的网格模型进行仿真分析的过程为：1)将步骤S2所得的网格模型导入FLUENT软件中；2)设定流体域参数，包括：大厅送风量及送风温度、反应堆大厅内输钠管壁面散热参数；3)设定环境空气温度和密度，及重力方向及重力加速度；4)设定边界条件，包括：送风管道入口设置为速度入口边界，排风管出口设置为压力出口边界，输钠管壁面设置为恒热流边界或恒温边界，钠泵电机外壁面设为恒定热流边界，其它墙壁设置为绝热边界；5)设定湍流模型，选择标准K
‑
ε湍流模型；6)离散方程的求解选择分离变量法，速度与压力的解耦方法选择SIMPLEC算法，速度和温度场的离散格式采用高精度QUICK格式；7)进行迭代计算。7.根据权利要求1
‑
5任一项所述的反应堆大厅散热通风参数的设计方法，其特征在于，所述步骤S4中，对步骤S2所得的网格模型进行仿真分析的过程为：1)将步骤S2所得的网格模型导入FLUENT软件中；2)设定流体域参数，包括：大厅送风量及送风温度、反应堆大厅内输钠管壁面散热参数、一回路和二回路钠泵电机的通风量设计值；3)设定环境空气温度和密度，及重力方向及重力加速度；4)设定边界条件，包括：送风管道入口设置为速度入口边界，排风管出口设置为压力出口边界，输钠管壁面设置为恒热流边界，钠泵电机进风口处设为速度入口边界，其它墙壁设置为绝热边界；5)设定湍流模型，选择标准K
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ε湍流模型；6)离散方程的求解选...

【专利技术属性】
技术研发人员：林兆娣，王陆廷，温华，孙立臣，戴一辉，李陆军，杨岑，
申请(专利权)人：中国核电工程有限公司，
类型：发明
国别省市：