Luonnonkiertovirtauksen kääntyminen pystyhöyrystimen lämmönvaihtoputkissa

Diplomityössä tutkitaan virtauksen kääntymistä Lappeenrannan teknillisen yliopiston PWR PACTEL –koelaitteiston pystyhöyrystimen lämmönvaihtoputkissa käyttäen APROS–prosessisimulointiohjelmaa. Työn teoriaosassa esitellään pystyhöyrystimillä varustettuja koelaitteistoja, erityisesti PWR PACTEL ja sen höyrystin. Lisäksi esitellään virtauksen kääntymisestä tehtyjä havaintoja ja käsitellään kääntymistä teoreettisesta näkökulmasta. Simulointiosan alussa esitellään työssä käytetty APROS –prosessisimulointiohjelma, sekä sen avulla höyrystimestä luodut mallit. Työssä on tutkittu virtauksen käännöstapahtumaa simuloimalla useita eri transienttitilanteita pienillä primäärimassavirroilla. Simulaatiotapauksissa havaittiin virtauksen kääntyvän höyrystimen eripituisissa lämmönvaihtoputkissa, tilanteesta riippuen pääosin lyhimmissä tai toisiksi lyhimmissä lämmönvaihtoputkissa. Transienttien eri vaiheiden, ts. primäärimassavirran muutos- ja tasaantumisvaiheiden pituuden havaittiin vaikuttavan siihen, minkä pituisissa putkissa kääntyminen tapahtuu ja missä järjestyksessä.

This master’s thesis discusses studies on flow reversal in the heat exchange tubes of the vertical steam generator in the PWR PACTEL –test facility located at Lappeenranta University of Technology using the APROS system code. In the theory section test facilities with vertical steam generators are presented, especially PWR PACTEL and steam generators in it. In addition flow reversal observations made with test facilities and the theory behind the flow reversal phenomenon are presented. In the simulation section the APROS system code and the steam generator simulation models created with it are presented. The simulation studies of this thesis have been made by simulating several transient situations at low primary mass flow rates. From the simulation results it was observed that flow reversed in tube row groups with different lengths. Depending on the conditions the main groups experiencing flow reversal were the shortest or the second shortest heat exchange tube groups. It was also observed that the rate at which the primary mass flow was altered and the duration of the stagnant primary mass flow period had an influence on as to in which heat exchange tubes the flow reversed and in which order.