核电蒸汽发生器传热管磨损可靠性研究

浙江工业大学硕士学位论文

摘要............................................................................................................................................. I ABSTRACT ........................................................................................................................... III 第1章绪论 (1)

1.1 研究背景及意义 (1)

1.1.1 能源消耗逐年递增及核能快速发展的现状 (1)

1.1.2 蒸汽发生器的重要性 (1)

1.1.3存在问题及研究意义 (2)

1.2 蒸汽发生器传热管流致振动研究概况 (2)

1.3 微动磨损研究概况 (3)

1.4 本课题主要内容 (5)

第2章蒸汽发生器一次侧流场数值模拟 (7)

2.1 蒸汽发生器结构介绍 (7)

2.2 蒸汽发生器热力计算 (9)

2.2.1 立式U型管自然循环蒸汽发生器中的一、二回路水 (9)

2.2.2 立式U型管自然循环蒸汽发生器传热的基本方式 (10)

2.3 一回路换热的数值模拟 (12)

2.3.1 建立几何模型 (12)

2.3.2 Fluent求解设置 (12)

2.3.3 模拟结果和分析 (13)

2.4 本章小结 (16)

第3章磨损系数的贝叶斯估计 (17)

3.1 磨损数据 (17)

3.2 三参数威布尔分布的矩估计 (18)

3.2.1 威布尔分布性质 (18)

3.2.2 三参数威布尔分布矩估计 (20)

3.3 假设检验 (23)

3.3.1 卡方检验 (23)

3.3.2 K-S检验 (24)

3.4 贝叶斯优化参数 (25)

3.4.1 贝叶斯理论 (25)

3.4.2 先验分布的确定 (26)

3.5 本章小结 (33)

第4章传热管模态分析 (35)

4.1 流体诱发振动机理 (35)

4.2 换热管管束流体诱发振动计算 (36)

4.3 几何模型建立 (40)

4.4 单根换热管的模态分析 (41)

4.5 本章小结 (45)

第5章传热管微动磨损计算 (47)

5.1 磨损公式 (47)

5.2 磨损伤痕类型 (48)

5.2.1 扁平形磨损伤痕 (49)

5.2.2 新月形磨损伤痕 (50)

5.2.3 倾斜形磨损伤痕 (51)

5.3 磨损深度与时间的关系 (52)

5.4 计算 (53)

5.5 本章小结 (57)

第6章结论和展望 (59)

6.1 结论 (59)

6.2 展望 (59)

附录A 矩法估计威布尔分布三参数的Visual Studio程序 (61)

附录B K-S检验Visual Studio程序 (65)

附录C 贝叶斯估计的Visual Studio程序 (68)

致谢 (73)

参考文献 (75)

浙江工业大学硕士学位论文

第1章绪论

1.1 研究背景及意义

1.1.1能源消耗逐年递增及核能快速发展的现状

根据美国能源部能源情报署发表的《国际能源展望2004》，预测在之后的24年内(2001～2025年)，世界能源消耗将增加54％，估计全球的能源消耗总量将从2001年的17

8.6?千焦。全球化的能源危机现象是不可避免的。按照

3.4?千焦增加到2025年17

欧盟、日本等能源机构的估计，全球能源消耗峰值将在2020～2030年出现，那么现存的能源已不够我们人类度过本世纪[1]。

随着全球能源消耗量的猛增，二氧化碳、氮氧化物、灰尘颗粒物等一系列污染环境物的排放量逐年递增，污染物对环境的破坏日趋严重，并且全球气温也在逐年升高。

面对这些危机，未来全球能源供给和消耗将显示出全球化、多元化、清洁化、高效化等特点[2]。

核电作为一种高效能源，消耗资源少。核电站所消耗的核燃料比同功率的火电厂所消耗的化石燃料要少得多。同时，核电是一种清洁能源，环境影响小。目前的环境污染问题，大部分是由使用化石燃料引起的。化石燃料燃烧，会排放大量的二氧化碳、二氧化硫、氮氧化物和粉尘，造成全球气温升高、酸雨频降并破坏臭氧层，对人类和环境造成极大威胁和损害。核电站不会造成这种环境污染。21世纪以来，我国核电装机规模快速增长，根据《核电中长期发展规划（2011-2020年）》和《核电安全规划（2011-2020年）》，到2020年在运和在建核电装机将达到8800万千瓦，对核电安全性也提出了更高的要求，即未来在兴建核电站时，必须按照“全球最高安全要求”、机组更需要符合第三代核电安全标准。

1.1.2蒸汽发生器的重要性

蒸汽发生器是核电厂一回路主系统的重要组成部分，在蒸汽发生器中完成一、二回