Simulation of two-phase flow on shell side of VVER-440 secondary boilers

Abstract

Shell side flow in VVER-440 steam generators has been simulated by using twodimensional and three-dimensional geometrical approach. A number of operating states have been analyzed: nominal and increased power load with the original feed water injection (within the tube bank) and with presently used water injection (above the tube bank). The mathematical model involves physical effects such as: thermal expansion of water phase, local condensation in the region of feed water injection (mixed pre/heater tank), variable slip velocity of the bubbly phase depending on local volume fraction of steam, spatial variation of the water level above the tube bank settling of disperse corrosion product under the tube bank. Micro-models have been developed for calculation of anisotropic resistance of the tube bank and pipe supports, local heat flux over the tube surfaces and the spatial variation of water injection intensity. Water surface elevation and disperse phase deposition patterns are in line with measured data published in scientific literature.

С помощью двумерного и трехмерного геометрических подходов был смоделирован поток теплоносителей в парогенераторах энергоблока ВВЭР-440. Проанализированы следующие рабочие состояния: номинальная и повышенная нагрузки при первоначальной подаче водного питания (внутри трубного пучка) и использование текущего водного питания (над трубным пучком). Математическая модель включает в себя следующие физические явления: тепловое расширение водной фазы, местная конденсация в месте впуска водяного питания, переменная скорость скольжения пузырьковой фазы в зависимости от локальной объемной доли пара, пространственное изменение С помощью двумерного и трехмерного геометрических подходов был смоделирован поток теплоносителей в парогенераторах энергоблока ВВЭР-440. Проанализированы следующие рабочие состояния: номинальная и повышенная нагрузки при первоначальной подаче водного питания (внутри трубного пучка) и использование текущего водного питания (над трубным пучком). Математическая модель включает в себя следующие физические явления: тепловое расширение водной фазы, местная конденсация в месте впуска водяного питания, переменная скорость скольжения пузырьковой фазы в зависимости от локальной объемной доли пара, пространственное изменение уровня воды над трубным пучком и оседание дисперсных продуктов коррозии под трубным пучком. Разработаны микро модели для расчета анизотропного сопротивления пучка труб и опор трубопроводов, локального теплового потока по поверхности труб и пространственные изменения интенсивности подачи воды. Уровень воды и осаждение дисперсной фазы в соответствии с данными измерений опубликованы в научной литературе.

З допомогою двомірного и трьохмірного геометричних підходів змодельовано потік теплоносіїв в парогенераторах енергоблока ВВЕР-440. Проаналізовано наступні рабочі стани: номінальне і підвищене навантаження при первинній подачі водяного живлення (всередині трубного пучка) і використання поточного водяного живлення (над трубним пучком). Математична модель містить в собі наступні фізичні явища: теплове розширення водяної фази, місцеву конденсацію в місці впуску водяного живлення, змінна швидкість ковзання бульбашкової фази в залежності від локальної об’ємної частки пари, просторова зміна рівня води над трубним пучком і осідання дисперсних продуктів корозії під трубним пучком. Розроблено мікро моделі для розрахунку анізотропного опору пучка труб і опор трубопроводів, локального теплового потоку по поверхні труб і просторові зміни інтенсивності подачі води. Рівень води і осад дисперсної фази у відповідності з даними вимірювань опубліковані в науковій літературі.