燃料组件CHF试验临界功率与入口温度修正方法及系统

本发明属于温度控制，具体地，涉及燃料组件chf试验临界功率与入口温度修正方法及系统。

背景技术：

1、chf试验是研究流体沸腾传热中的重要环节，它是评估流体传热性能和阐明流体沸腾机理的关键试验之一。chf试验在流体传热研究、工程设计和安全评估中起着重要的作用，能够提供关于chf现象、流体沸腐池机理和传热性能的试验数据，为相关领域的理论研究和工程应用提供有力支持。

2、具体地，临界热流密度，即chf，是反应堆热工水力设计与安全分析中着重关注的重点。当燃料棒表面发生chf时，传热迅速恶化，包壳表面温度快速上升，直接威胁包壳完整性。因此，准确获得燃料组件的chf值对于堆芯设计具有重要意义。当前人们常采用小规模棒束组件开展试验获取chf数据并开发chf关系式，通过关系式来预测燃料组件chf。因此，实验数据的准确性至关重要。

3、修正入口温度和功率的意义在于获得更准确的实验结果和数据分析，以提高试验的可靠性和可比性。

4、目前，现有的测量方法通过直接测量电压、电流的方式得到加热棒的功率，没有考虑到加热棒中非发热段部分功率占比的影响，而此问题不解决会导致实验临界功率计算不准确，故而现有的功率测量方法有待提升。现有的测量方法仅能获得本体外部承压壳体的入口温度，并没有考虑加热棒下部非发热段功率带来的流体温升，故需进行修正以获得真实的加热棒发热段起点处入口温度。

5、修正入口温度和功率消除外部因素对试验结果的干扰，使得不同试验条件下的数据更具可比性，从而更好地理解和解释试验结果，提高数据的准确性，提高工作效率。

技术实现思路

1、针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种燃料组件chf试验临界功率与入口温度修正方法及系统。

2、根据本发明提供的一种燃料组件chf试验临界功率与入口温度修正方法，包括：

3、步骤s1：获取原始数据表中的试验数据；

4、步骤s2：基于试验数据，确认镍棒的定性温度；

5、步骤s3：基于定性温度，得到电阻率ρ；

6、步骤s4：基于电阻率ρ，获取电阻值r；

7、步骤s5：基于试验数据和电阻值r，得到试验临界功率pjg，进行修正；

8、步骤s6：基于试验数据和试验功率，得到镍棒的焓升δh；基于试验数据，计算得到镍棒的焓值hin；

9、步骤s7：根据步骤s6得到的焓升δh和焓值hin，计算得到镍棒的加热段的入口焓值hjg；

10、步骤s8：基于所述镍棒的加热段的入口焓值hjg和试验数据，计算得到镍棒的加热段的入口温度tjg，完成修正。

11、优选地，所述镍棒由上至下，分为四部分，分别为：上部镍段、加热段、下部镍管段与下部铜管段；

12、在所述步骤s1中：

13、所述试验数据，包括：入口温度tin、入口压力pin、出口压力pout、入口流量qm、作为试验功率的试验chf功率p；

14、在所述步骤s2中：

15、所述定性温度，包括：tt、tnx、tjr与tns，数学表达式为：

16、tt为常温

17、tnx＝tin

18、tns＝f(pout)

19、tjr＝(tnx+tns)/2

20、其中，tt下部铜管段的定性温度，tnx为下部镍管段的定性温度，tns为上部镍棒的定性温度，f表示流体物性查询函数，tjr为加热段的定性温度。

21、优选地，在所述步骤s3中：

22、所述电阻率ρ，包括：ρns、ρjg、ρnx、ρt，数学表达式为：

23、ρ＝f(t)

24、ρns＝f(tns)

25、ρjg＝f(tjr)

26、ρnx＝f(tnx)

27、ρt＝f(tt)

28、其中，t为温度，ρns为上部镍棒的电阻率、ρjg为加热段的电阻率、ρnx为下部镍管段的电阻率、ρt下部铜管段的电阻率；

29、在所述步骤s4中：

30、根据所述电阻率，得到电阻值r；所述电阻值r，包括：rns、rjg、rnx、rt；

31、r＝ρ×l/s

32、rns＝ρns×l/s

33、rjg＝ρjg×l/s

34、rnx＝ρnx×l/s

35、rt＝ρt×l/s

36、其中，l为每段镍管的轴向长度、s为每段镍管的横截面积；

37、其中，rns为上部镍棒的电阻、rjg为加热段的电阻、rnx为下部镍管段的电阻、rt下部铜管段的电阻。

38、优选地，在所述步骤s5中：根据试验chf功率p和镍棒各段的电阻值，得到修正后的功率，即试验临界功率pjg和下部镍段的功率pnx；

39、所述试验临界功率pjg，数学表达式为：

40、pjg＝p×rjg/(rns+rjg+rnx+rt)

41、所述下部镍段的功率pnx，数学表达式为：

42、pnx＝p×rnx/(rns+rjg+rnx+rt)。

43、优选地，在所述步骤s6中：根据入口流量qm和下部镍段的功率pnx，得到下部镍管段的焓升δh；根据入口温度tin和入口压力pin，计算得到下部镍管的焓值hin；

44、所述下部镍管段的焓升δh，数学表达式为：

45、δh＝pnx/qm

46、所述下部镍管入口的焓值hin，数学表达式为：

47、hin＝f(pin，tin)

48、在所述步骤s7中：根据步骤s6中得到的下部镍管段的焓升δh和下部镍管入口的焓值hin，计算得到加热段的入口焓值hjg；

49、所述加热段的入口焓值hjg，数学表达式为：

50、hjg＝δh+hin

51、在所述步骤s8中：基于所述加热段的入口焓值hjg和入口压力pin，计算得到加热段的入口温度tjg；

52、所述加热段的入口温度tjg，数学表达式为：

53、tjg＝f(pin，hjg)。

54、根据本发明提供的一种燃料组件chf试验临界功率与入口温度修正系统，包括：

55、模块m1：获取原始数据表中的试验数据；

56、模块m2：基于试验数据，确认镍棒的定性温度；

57、模块m3：基于定性温度，得到电阻率ρ；

58、模块m4：基于电阻率ρ，获取电阻值r；

59、模块m5：基于试验数据和电阻值r，得到试验临界功率pjg，进行修正；

60、模块m6：基于试验数据和试验功率，得到镍棒的焓升δh；基于试验数据，计算得到镍棒的焓值hin；

61、模块m7：根据模块m6得到的焓升δh和焓值hin，计算得到镍棒的加热段的入口焓值hjg；

62、模块m8：基于所述镍棒的加热段的入口焓值hjg和试验数据，计算得到镍棒的加热段的入口温度tjg，完成修正。

63、优选地，所述镍棒由上至下，分为四部分，分别为：上部镍段、加热段、下部镍管段与下部铜管段；

64、在所述模块m1中：

65、所述试验数据，包括：入口温度tin、入口压力pin、出口压力pout、入口流量qm、作为试验功率的试验chf功率p；

66、在所述模块m2中：

67、所述定性温度，包括：tt、tnx、tjr与tns，数学表达式为：

68、tt为常温

69、tnx＝tin

70、tns＝f(pout)

71、tjr＝(tnx+tns)/2

72、其中，tt下部铜管段的定性温度，tnx为下部镍管段的定性温度，tns为上部镍棒的定性温度，f表示流体物性查询函数，tjr为加热段的定性温度。

73、优选地，在所述模块m3中：

74、所述电阻率ρ，包括：ρns、ρjg、ρnx、ρt，数学表达式为：

75、ρ＝f(t)

76、ρns＝f(tns)

77、ρjg＝f(tjr)

78、ρnx＝f(tnx)

79、ρt＝f(tt)

80、其中，t为温度，ρns为上部镍棒的电阻率、ρjg为加热段的电阻率、ρnx为下部镍管段的电阻率、ρt下部铜管段的电阻率；

81、在所述模块m4中：

82、根据所述电阻率，得到电阻值r；所述电阻值r，包括：rns、rjg、rnx、rt；

83、r＝ρ×l/s

84、rns＝ρns×l/s

85、rjg＝ρjg×l/s

86、rnx＝ρnx×l/s

87、rt＝ρt×l/s

88、其中，l为每段镍管的轴向长度、s为每段镍管的横截面积；

89、其中，rns为上部镍棒的电阻、rjg为加热段的电阻、rnx为下部镍管段的电阻、rt下部铜管段的电阻。

90、优选地，在所述模块m5中：根据试验chf功率p和镍棒各段的电阻值，得到修正后的功率，即试验临界功率pjg和下部镍段的功率pnx；

91、所述试验临界功率pjg，数学表达式为：

92、pjg＝p×rjg/(rns+rjg+rnx+rt)

93、所述下部镍段的功率pnx，数学表达式为：

94、pnx＝p×rnx/(rns+rjg+rnx+rt)。

95、优选地，在所述模块m6中：根据入口流量qm和下部镍段的功率pnx，得到下部镍管段的焓升δh；根据入口温度tin和入口压力pin，计算得到下部镍管的焓值hin；

96、所述下部镍管段的焓升δh，数学表达式为：

97、δh＝pnx/qm

98、所述下部镍管入口的焓值hin，数学表达式为：

99、hin＝f(pin，tin)

100、在所述模块m7中：根据模块m6中得到的下部镍管段的焓升δh和下部镍管入口的焓值hin，计算得到加热段的入口焓值hjg；

101、所述加热段的入口焓值hjg，数学表达式为：

102、hjg＝δh+hin

103、在所述模块m8中：基于所述加热段的入口焓值hjg和入口压力pin，计算得到加热段的入口温度tjg；

104、所述加热段的入口温度tjg，数学表达式为：

105、tjg＝f(pin，hjg)。

106、与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

107、1、本发明通过作为棒束的镍棒的加热段电阻占比，得到功率占比，进而通过总功率推算加热段实际功率，实现功率修正；

108、2、本发明通过计算承压壳体入口到镍棒的加热段起点处的流体焓升，得到修正后的加热段起点入口温度，实现入口温度修正；

109、3、本发明通过入口温度修正和功率修正，获得更准确的chf试验实验结果与数据分析，以提高试验的可靠性和可比性。