螺旋套管式直流蒸汽发生器流-热-力耦合研究

来源：核动力工程杂志2025年第3期北京时间：

作者：焦猛, 赵新文, 傅晟威, 姜佳行, 欧阳可汉

单位：1.海军工程大学核科学技术学院，武汉，430033；2.海军参谋部，北京，100071；

摘要：螺旋套管式直流蒸汽发生器（OTSG）的双面换热结构能有效增强换热，在一体化反应堆中得到应用，螺旋套管式OTSG管道内蒸干现象导致温度跃升，可能导致管道损伤。本文建立了单通道下螺旋套管式OTSG的流-热-力耦合计算模型，分析了管道二次侧壁面出现的含气率和温度分布，并进一步分析了螺旋套管式OTSG的应力场。结果表明，OTSG的二次侧管道壁面上含气率和温度呈螺旋条带分布，沿<i>z</i>方向螺旋套管外壁蒸干的条带分布导致温度不断跳跃，导致管壁的等效应力同样波动，等效应力的波动幅度随着温度跳跃的幅度增大而增大，管道在蒸干条带区存在应力集中，应力的波动幅度最大在11 MPa左右。周向上蒸干条带区的应力分布同样存在周向不均匀，螺旋管应力波动幅度达到10 MPa以上，直管应力波动幅度为7 MPa。

关键词：螺旋套管式直流蒸汽发生器（OTSG）, 流-热-力耦合, 温度跃升, 应力波动