[发明专利]核电厂冷凝器沿工质流动方向的参数分布建模仿真方法

权利要求书

1.一种核电厂冷凝器沿工质流动方向的参数分布建模仿真方法，其特征是：

步骤一：根据实际冷凝器结构参数、初始参数，确定针对冷凝器沿工质流动方向的输入参数；

步骤二：根据实际冷凝器结构及内部流动换热过程、实际物理边界，对冷凝器仿真模型进行区域划分；通过核电厂冷凝器的沿工质流动方向平均参数仿真计算模型和积分处理计算模型分别对过程参数和状态参数进行处理；建立冷凝器沿工质方向参数分布仿真计算模型并进行仿真计算；

所述的根据实际冷凝器结构及内部流动换热过程、实际物理边界，对冷凝器仿真模型进行区域划分具体包括：具体划分为壳侧蒸汽凝结区、管侧冷却水区和热阱区，仿真模型中这三个区域都与实际核电厂冷凝器设备中的一部分区域相对应，每个区域的流动换热计算过程都与其他区域有所不同，在壳侧蒸汽凝结区和管侧冷却水区分别根据需求选择若干参数计算位置，在热阱区热阱液位位置为参数计算位置；

所述通过核电厂冷凝器的沿工质流动方向平均参数仿真计算模型和积分处理计算模型分别对过程参数和状态参数进行处理，具体为：

在壳侧蒸汽凝结区以蒸汽进口位置为仿真建模起始点，以冷凝器管排最低位置为仿真建模终点，其中所选择的任意位置为待求参数位置；在已知进口蒸汽边界参数情况下，以平均参数仿真计算模型和积分处理计算模型进行处理，将偏微分方程对空间位置的偏导数形式转化为代数形式，将关于空间位置和时间两个参数的偏微分方程转化为关于只关于时间的常微分方程，其中包含了关于空间位置的代数形式，从而获取关于所需要的状态参数，包括工质压力、工质含汽率、工质温度在不同空间位置的表达式并进行仿真；壳侧蒸汽凝结区任意待求参数位置为任意不定数量，用以仿真壳侧蒸汽凝结区分布参数计算特性；

在管侧冷却水区以冷却水进口位置为该区域仿真建模起始点，以冷却水出口位置为该区域仿真建模终点，其中任意位置为待求参数位置，在已知进口冷却水边界参数，以平均参数仿真计算模型和积分处理计算模型进行处理；对于沿壳侧流动方向任意位置的参数，在关于时间和空间位置的偏微分方程中，将关于沿工质流动方向的空间位置参数转化为代数形式，对管侧任意位置的状态参数，包括管侧工质温度、压力及其他任意参数进行动态过程仿真；管侧冷却水区域为过冷水状态，对至少两个状态参数进行处理，管侧冷却水区任意待求参数位置为任意不定数量，用以仿真管侧冷却水区分布参数特性；

在热阱区以管排最低位置为该区域仿真建模起始点，以冷凝器凝水出口为该区域仿真建模终点，热阱液位位置为待求参数位置；在热阱区主要对热阱区液位进行仿真，将关于时间和液位两个参数的偏微分方程转化为关于时间单一参数的常微分方程，从而对热阱区液位进行仿真；

所述建立冷凝器沿工质方向参数分布仿真计算模型并进行仿真计算，具体为：

在壳侧蒸汽凝结区中同时包含壳侧蒸汽凝结计算、不凝气体计算及液膜导热计算，管侧冷却水区中同时包含管侧单相流动换热计算、金属管壁换热计算，这两个区域内根据所选择和指定的空间位置分别、同时进行传热流动计算，根据并结合区域划分形式及各个区域计算关系，对核电厂冷凝器仿真模型分别构建三个区域仿真计算模型，在进行仿真计算时通过进行依次调用，其中壳侧蒸汽凝结区与管侧冷却水区存在参数传递关系，壳侧蒸汽凝结区与热阱区存在参数传递关系，共同构成仿真计算模型；

步骤三：输出计算参数，获取冷凝器沿工质流动方向的任意参数分布及其随时间的动态变化。

2.根据权利要求1所述的核电厂冷凝器沿工质流动方向的参数分布建模仿真方法，其特征是冷凝器结构参数主要包括：

冷凝器整体尺寸参数：冷凝器高度、冷凝器宽度、冷凝器长度，内部管束尺寸参数：换热管直径、换热管长度、换热管束高度、换热管间距、换热面积，热阱尺寸参数：热阱高度、热阱体积；

冷凝器初始参数包括：汽轮机排汽压力、汽轮机排汽干度、汽轮机排汽焓值、汽轮机排汽流量、冷却水进口温度、冷却水进口焓值、冷却水流量；

所述确定针对冷凝器沿工质流动方向的输入参数是指：冷凝器整体尺寸参数和冷凝器初始参数同时作为冷凝器仿真模型的边界参数，通过在仿真过程中改变冷凝器边界参数，实现冷凝器动态参数计算，作为核电厂沿工质流动方向的参数分布建模仿真的输入。

3.根据权利要求1所述的核电厂冷凝器沿工质流动方向的参数分布建模仿真方法，其特征是输出计算参数，获取冷凝器沿工质流动方向的任意参数分布及其随时间的动态变化具体包括：

所构建的冷凝器参数分布仿真模型，在一个时间步长内进行对各个区域计算部分的调用，按照所设定的计算及调用顺序，实现动态实时仿真计算，并结合空间位置和时间构成输出，根据计算获取壳侧蒸汽凝结区温度、压力、干度、焓值、流量随空间位置及时间的动态参数变化情况，管侧冷却水区温度、压力、焓值、流量随空间位置及时间的动态参数变化情况，热阱区液位、温度、压力、焓值、流量随空间位置及时间的动态参数变化情况。