بخشی از مقاله
چکیده
مولد بخار هستهاي یکی از مهمترین اجزا نیروگاههاي هستهاي محسوب میشود که علاوه بر اینکه به عنوان مرز بین سیال آلوده به مواد رادیواکتیو و سیال عبوري از توربین، نقش مهمی در امنیت نیروگاه دارد به عنوان مبدل حرارتی براي انتقال حرارت از مدار اول به مدار ثانویه نیروگاه از آن استفاده میگردد. انتقال حرارت در جریانهاي دو فازي در نیروگاههاي هسته اي آب سبک یکی از مهم ترین قسمتهاي مهندسی هستهاي است و اگر چه مطالعات عددي و آزمایشگاهی فرآیندهاي جریان دو فازي در مولدهاي بخار هستهاي، بیش از یک دهه است که اصلاح شدهاند اما هنوز هم نیاز به یک مدل مطمئن و سریع با پایداري خوب براي شبیه سازي و تحلیل ترموهیدرولیکی مولدهاي بخار هستهاي احساس میشود.
در این مقاله مولد بخار هستهاي نیروگاه بوشهر با استفاده از مدل شار رانشی با استفاده از نرمافزار معتبرصغکأئً شبیهسازي و تحلیل شده است. اعتبار و برتري مدل شار رانشی نسبت به مدل هاي دو فازي دیگر در مسائل مختلف به اثبات رسیده است به همین دلیل براي تحلیل ترموهیدرولیکی و محاسبه کسر حجمی بخار در مولد بخار از این مدل جدید استفاده شده است. نتایج حاصل از مدلسازي حاضر با نتایج معتبر آزمایشگاهی مقایسه شده که بیانگر دقت بیشتر مدل شار رانشی نسبت به مدل هاي دیگر میباشد.
واژههاي کلیدي: مولد بخار هستهاي، مدل شار رانشی، انتقال حرارت، کسر حجمی بخار، جریان دو فازي
-1 مقدمه
مولدهاي بخار هستهاي نقش مهمی در نیروگاههاي هستهاي آب تحت فشار دارند. مدلسازي مناسب آنها نقش مهمی در مطالعه و تحلیل این جز مهم از نیروگاه ایفا میکند. کارهاي مختلفی که در زمینه مولد بخار نیروگاههاي هستهاي انجام شده است عبارتاند از:
-1 بررسی طرف اولیه، طرفی که سیال خنککننده رآکتور در جریان است -2 بررسی طرف ثانویه، طرفی که آب تغذیه و فرآیند جوشش را شامل میشود و جریان دو فازي استح
-3 بررسی کنترل سطح آب در مولد بخار.
در این مقاله طرف ثانویه مولد بخار با استفاده از مدل شار رانشی شبیهسازي شده است.
مسائل کلی جریانهاي دو فازي توسط کyهلائکخ در سال 1968 ودر سال 2006 با استفاده از مدل دو سیالی فرمولبندي شده است به طوري که دو فاز به صورتکاملاً مجزا از هم تفکیک شده و فرمولبندي شدهاند.در سال 1965 و ططلاکع در سال 1977 مسائل جریان دو فازي را با استفاده از مدل شار رانشی فرمولبندي کردهاند به طوري که فقط از یک معادله مخلوط براي تحلیل جریانهاي دو فازي استفاده شده استبذمح اعتبار مدل شار رانشی در سال 2012
هنگامی که براي تحلیل ترموهیدرولیکی کانالهاي عمودي از آن استفاده شده، به اثبات رسیده استبلمح در این مقاله با استفاده از روش جدید مدل شار رانشی، مولد بخار هستهاي افقی مورد بررسی و تحلیل قرار گرفته است. درصد حجمی بخار در مکانهاي مختلف محاسبه و با مطالعاتی که در سالهاي قبل با استفاده از نرمافزارهايزبAعغل و AلعنBA انجام شده، مقایسه شده است که نتایج حاصل بیانگر بهبود و دقت این مدلسازي نسبت به مدل هاي قبلی میباشد.
-2 شرح مسئله
در جریان دو فازي همیشه یک فاز حرکت نسبی نسبت به فاز دیگر دارد. در مدل دو سیالی، هر فاز به طور جداگانه در نظر گرفته میشود از این رو از معادلات بقاي جرم، ممنتوم و انرژي در هر فاز استفاده میگردد. معادلات ممنتوم در جریان دو فازي به دلیل مشکلات در محاسبات ریاضی و تعیین شرایط مرزي بین دو فاز به راحتی قابل حل نمیباشد. این مشکلات را میتوان با استفاده از مدل شار رانشی بر طرف کردح معادلاتی که نشاندهنده حرکت نسبی بین فازها در مدل شار رانشی است با در نظر گرفتن هندسه بین دو فاز، تنش برشی و انتقال ممنتوم دو فازي بدست آمده است. در مدل شار رانشی، سرعت، با سرعت مرکز جرم مخلوط بیان میشود و سرعت رانشی، سرعت نسبت به فاز بخار است که با ترکیب کسر حجمی بخار محاسبه میگردد و به جاي در نظر گرفتن دو معادله که یکی براي فاز مایع و یکی براي فاز گاز است فقط از یک معادله مخلوط استفاده میگردد. مدل شار رانشی به دلیل سادگی و کاربرد بیشتر نسبت به روش دو سیالی از اهمیت قابل توجهی برخوردار است.
-3 مدلسازي ریاضی
روابط بقاي جرم، انرژي و ممنتوم در مدل شار رانشی به صورت زیر میباشد: [1]
معادله پیوستگی مخلوط:
-4 مدلسازي مولد بخار
مولد بخار نیروگاه بوشهر از نوع تتتذسبنب بوده که انتقال حرارت در آن توسط لولههاي افقی صورت میپذیرد. سیال خنککننده رآکتور پس از عبور از میلههاي سوخت و جذب گرما، وارد دسته لوله هاي مولد بخار می گردد. سیستم آب تغذیه آب را به صورت پاششی بر روي لولهها میریزد و آب تغذیه با جذب گرماي لولهها تبخیر میشود و به سمت بالا جریان مییابد و به توربین فرستاده میشود. در نتیجه در طرف ثانویه جریان دو فاز ایجاد میشود. شکلهاي 1 و 2 مولد بخار را در دو نما نشان میدهند..1 پوسته به همراه نازلها .2 سطح مبدلهاي حرارتی .3 جمع کنندههاي اولیه خنککننده .4 سیستم آب تغذیه و تقسیمکننده .5 سیستم آب تغذیه و تقسیمکننده در حالت اضطراري .6 صفحه مشبک بخار - جداکننده دوم - .7 صفحه مشبک غوطه ورشده - جداکننده اول - .8 سیستم تغذیه عاملهاي شیمیایی
