CN104091036B - 一种自然循环蒸汽发生器的热传导建模与计算方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自然循环蒸汽发生器的热传导建模与计算方法。基于圆筒壁无内热源一维导热微分方程通过将自然循环蒸汽发生器传热管和污垢中的温度分布表示为传热管一次侧壁温、二次侧壁温和污垢外表面温度的函数，并假定动态过程中传热管和污垢处于准稳态过程，将求解偏微分方程的问题转换为求解常微分方程；另外，热传导和流体热工水力耦合时采用了松耦合计算方法，在保证模型精度的基础上，大大减少了仿真计算的工作量，实现了自然循环蒸汽发生器热传导的快速计算，有利于自然循环蒸汽发生器乃至核动力装置高精度实时仿真计算的实现，对于指导核电站机组的安全、可靠运行具有重要意义。

Description

一种自然循环蒸汽发生器的热传导建模与计算方法

技术领域

本发明属于蒸汽发生器技术领域，更具体地，涉及一种自然循环蒸汽发生器的热传导建模与计算方法。

背景技术

自然循环蒸汽发生器是核电站动力装置一、二回路热交换的枢纽，其类型通常为立式U形管式，一次侧流体在传热管内流动，二次侧给水和汽水分离器分离出的水通过下降段，冲刷传热管，后沿传热管外纵向流动，在一次侧流体的加热下，经历单相水、汽液两相，最后通过汽水分离器，得到饱和蒸汽，最后通过汽轮做功带动发电机发电。

作为核电站能量交换的关键设备，实现自然循环蒸汽发生器的实时仿真是整个核动力装置实现实时仿真的前提条件，这对于指导核电站机组的安全、可靠运行具有重要意义。为了实现核电站动力装置仿真系统的实时仿真，需要提高自然循环蒸汽发生器仿真计算的速度，通常的方式有两种：一种是选择高CPU主频的计算机作为仿真程序运行的主机；另一种是选择合适的计算模型和算法。

当前计算机单CPU主频难以提高，计算速度的提高基本通过多CPU并行计算来实现，而核动力装置系统仿真由于串行计算的程度很高，通过并行计算难以有效提升仿真系统的运行速度。因此自然循环蒸汽发生器仿真计算速度的提高，关键是选择合适的传热管热传导仿真计算方法，以及热传导和流体热工水力耦合算法。

传统的蒸汽发生器传热管热传导的精确计算通常采用有限差分法，即首先利用有限差分法对蒸汽发生器的热传导微分方程进行径向差分处理，然后对时间求解得到传热管中温度的分布。当差分网格划分粗糙时，计算误差较大，而当划分较细时，计算量较大，计算速度较慢。在进行蒸汽发生器热传导和流体热工水力耦合计算时，还可采用计算精度很高的吉尔算法，但是由于其为隐式算法，动态仿真时计算量很大，无法满足实时仿真的需要。因此，精确度和计算速度成为自然循环蒸汽发生器高精度实时仿真的一对较难解决的矛盾。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种自然循环蒸汽发生器的热传导建模与计算方法，在保证较高计算精度的基础上，实现了自然循环蒸汽发生器热传导的快速计算，有利于自然循环蒸汽发生器乃至核动力装置高精度实时仿真计算的实现，对于指导核电站机组的安全、可靠运行具有重要意义。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种自然循环蒸汽发生器的热传导建模与计算方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)n＝0，初始化当前时刻n的传热管一次侧壁温传热管二次侧壁温和污垢外表面温度

(2)根据当前时刻n的传热管一次侧壁温和传热管二次侧壁温计算得到当前时刻n的传热管定性温度由当前时刻n的传热管定性温度计算得到当前时刻n的传热管导热系数传热管密度和传热管比热

根据当前时刻n的传热管二次侧壁温和污垢外表面温度计算得到当前时刻n的污垢定性温度 ${\stackrel{\‾}{T}}_{\mathrm{cr}}^n=T_2^n+(T_3^n-T_2^n)(\frac{r_3^2}{r_3^2-r_2^2}-\frac{1}{2\·\ln (r_3/r_2)}),$ 由当前时刻n的污垢定性温度计算得到当前时刻n的污垢导热系数

其中，r₁为传热管一次侧半径，r₂为传热管二次侧半径，r₃为污垢外半径；

(3)利用当前时刻n的传热管一次侧壁温传热管二次侧壁温传热管导热系数传热管密度传热管比热和污垢导热系数计算得到下一时刻n+1的传热管一次侧壁温传热管二次侧壁温和污垢外表面温度

(4)n＝n+1；

(5)重复执行步骤(2)至步骤(4)，得到传热管一次侧壁温、传热管二次侧壁温和污垢外表面温度随时间的变化。

优选地，所述步骤(3)具体为：根据如下三个线性方程，计算得到下一时刻n+1的传热管一次侧壁温传热管二次侧壁温和污垢外表面温度

$a_1{T}_1^{n+1}+a_2{T}_2^{n+1}=a_0$

$b_1{T}_1^{n+1}+b_2{T}_2^{n+1}+b_3{T}_3^{n+1}=b_0,$

$c_1{T}_2^{n+1}+c_2{T}_3^{n+1}+c_3{T}_3^{n+1}=c_0$

其中， $a_0=\frac{{\mathrm{\ρ}}_t^n{c}_{p,t}^n{y}_a{\mathrm{\δ}}_t}{\mathrm{\Δt}}[T_1^n+(\frac{r_2^2}{r_2^2-r_1^2}-\frac{1}{2\ln (r_2/r_1)})(T_2^n-T_1^n)]+h_p^n{y}_p{T}_p^n,$

$a_1=\frac{{\mathrm{\ρ}}_t^n{c}_{p,t}^n{y}_a{\mathrm{\δ}}_t}{\mathrm{\Δt}}[1-(\frac{r_2^2}{r_2^2-r_1^2}-\frac{1}{2\ln (r_2/r_1)})]+h_p^n{y}_p+\frac{{\mathrm{\λ}}_t^n{y}_s}{r_2\ln (r_2/r_1)},$

$a_2=\frac{{\mathrm{\ρ}}_t^n{c}_{p,t}^n{y}_a{\mathrm{\δ}}_t}{\mathrm{\Δt}}\left[(\frac{r_2^2}{r_2^2-r_1^2}-\frac{1}{2\ln (r_2/r_1)})\right]-\frac{{\mathrm{\λ}}_t^n{y}_s}{r_2\ln (r_2/r_1)},$

$b_0=r_3\ln (r_3/r_2)h_s^n{T}_s^n,$

$b_1={\mathrm{\λ}}_t^n\frac{\ln (r_3/r_2)}{\ln (r_2/r_1)},$

$b_2=-2{\mathrm{\λ}}_{\mathrm{cr}}^n-{\mathrm{\λ}}_t^n\frac{\ln (r_3/r_2)}{\ln (r_2/r_1)},$

$b_3=2{\mathrm{\λ}}_{\mathrm{cr}}^n+r_3\ln (r_3/r_2)h_s^n,$

$c_0=r_3{h}_s^n{T}_s^n,$

$c_1=-\frac{{\mathrm{\λ}}_t^n}{\ln (r_2/r_1)},$

$c_2=\frac{{\mathrm{\λ}}_t^n}{\ln (r_2/r_1)},$

$c_3=r_3{h}_s^n,$

其中，Δt为下一时刻n+1与当前时刻n的时间间隔，y_a为传热管平均周长，δ_t为传热管壁厚，y_p为传热管一次侧周长，y_s为传热管二次侧周长，为当前时刻n的传热管一次侧换热系数，为当前时刻n的传热管一次侧流体主流温度，为当前时刻n的传热管二次侧换热系数，为当前时刻n的传热管二次侧流体主流温度。

优选地，所述步骤(2)中，通过如下方式计算得到当前时刻n的传热管导热系数传热管密度和传热管比热在不同的传热管温度下，测量计算得到传热管导热系数、传热管密度和传热管比热，将结果进行拟合，得到传热管温度分别与传热管导热系数、传热管密度和传热管比热的关系表达式；将当前时刻n的传热管定性温度带入对应的关系表达式，计算得到当前时刻n的传热管导热系数传热管密度和传热管比热

优选地，所述步骤(2)中，通过如下方式计算得到当前时刻n的污垢导热系数在不同的污垢温度下，测量计算得到污垢导热系数，将结果进行拟合，得到污垢温度与污垢导热系数的关系表达式；将当前时刻n的污垢定性温度带入该关系表达式，计算得到当前时刻n的污垢导热系数

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有以下有益效果：

(1)基于圆筒壁无内热源一维导热微分方程通过将自然循环蒸汽发生器传热管和污垢中的温度分布表示为传热管一次侧壁温、二次侧壁温和污垢外表面温度的函数，并假定动态过程中传热管和污垢处于准稳态过程，将求解偏微分方程的问题转换为求解常微分方程，在保证模型精度的基础上，减少了温度计算的工作量。

(2)同时蒸汽发生器热传导和流体热工水力耦合计算时，采用了松耦合计算方法，即传热管导热系数、传热管密度和传热管比热取当前时刻计算值；污垢导热系数取当前时刻计算值；传热管一、二次侧换热系数和主流温度取当前时刻计算值，由此计算传热管一、二次侧壁温和污垢外表面温度下一时刻的值，从而实现了蒸汽发生器热传导和流体热工水力的解耦合计算，大大减少了仿真计算的工作量。

附图说明

图1是本发明实施例的自然循环蒸汽发生器的热传导建模与计算方法原理示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

本发明基于圆筒壁无内热源一维导热微分方程，得到表示为壁面温度函数的传热管和污垢中的温度表达式，通过面积积分求得传热管和污垢定性温度，用于确定传热管的导热系数、密度、比热和污垢导热系数；将其带入传热管能量平衡方程、传热管二次侧与污垢的导热连续性方程和污垢表面导热与冷却剂对流换热连续性方程，并对这些方程进行时间离散化，得到关于传热管一次侧壁温、二次侧壁温和污垢外表面温度的三个线性方程组，联立求解得到传热管一次侧壁温、二次侧壁温和污垢外表面温度，实现对自然循环蒸汽发生器热传导计算的优化。

本发明实施例的自然循环蒸汽发生器的热传导建模与计算方法包括如下步骤：

(1)n＝0，初始化当前时刻n的传热管一次侧壁温传热管二次侧壁温和污垢外表面温度

(2)根据当前时刻n的传热管一次侧壁温和传热管二次侧壁温计算得到当前时刻n的传热管定性温度由当前时刻n的传热管定性温度计算得到当前时刻n的传热管导热系数传热管密度和传热管比热

根据当前时刻n的传热管二次侧壁温和污垢外表面温度计算得到当前时刻n的污垢定性温度 ${\stackrel{\‾}{T}}_{\mathrm{cr}}^n=T_2^n+(T_3^n-T_2^n)(\frac{r_3^2}{r_3^2-r_2^2}-\frac{1}{2\·\ln (r_3/r_2)}),$ 由当前时刻n的污垢定性温度计算得到当前时刻n的污垢导热系数

本步骤具体通过如下方法实现：

(A1)基本假设

假设污垢为均匀分布，不考虑污垢中能量的储存；传热管的物性参数取决于传热管的平均温度，污垢的物性参数取决于污垢的平均温度；传热管和污垢轴向长度要远大于其径向尺寸，因此只考虑径向导热；动态过程中传热管和污垢处于准稳态，管壁和污垢温度计算采用圆筒壁无内热源一维导热微分方程

$\frac{d}{\mathrm{dr}}\left(r\frac{\mathrm{dT}}{\mathrm{dr}}\right)=0---\left(1\right)$

其中，T为温度，r为到传热管中心的距离。

(A2)传热管温度建模和污垢温度建模

根据式(1)、传热管一次侧壁温T₁和传热管二次侧壁温T₂，计算得到传热管中距离传热管中心r_t处的温度

$T_t=T_1+\frac{T_2-T_1}{\ln (r_2/r_1)}\ln (r_t/r_1)---\left(2\right)$

其中，r₁为传热管一次侧半径，r₂为传热管二次侧半径，r₁≤r_t≤r₂。

根据式(1)、传热管二次侧壁温T₂和污垢外表面温度T₃，计算得到污垢中距离传热管中心r_cr处的温度

$T_{\mathrm{cr}}=T_2+\frac{T_3-T_2}{\ln (r_3/r_2)}\ln (r_{\mathrm{cr}}/r_2)--\left(3\right)$

其中，r₃为污垢外半径，r₂≤r_cr≤r₃。

(A3)传热管定性温度计算和污垢定性温度计算

由式(2)，根据面积积分计算传热管定性温度

${\stackrel{\‾}{T}}_t=\frac{2\mathrm{\π}}{\mathrm{\π}(r_2^2-r_1^2)}\underset{r_1}{\overset{r_2}{\∫}}{r}_t{T}_t\mathrm{dr}=T_1+(T_2-T_1)(\frac{r_2^2}{r_2^2-r_1^2}-\frac{1}{2\·\ln (r_2/r_1)})$

由式(3)，根据面积积分计算污垢定性温度

${\stackrel{\‾}{T}}_{\mathrm{cr}}=\frac{2\mathrm{\π}}{\mathrm{\π}(r_3^2-r_2^2)}\underset{r_2}{\overset{r_3}{\∫}}{r}_{\mathrm{cr}}{T}_{\mathrm{cr}}\mathrm{dr}=T_2+(T_3-T_2)(\frac{r_3^2}{r_3^2-r_2^2}-\frac{1}{2\·\ln (r_3/r_2)})$

(A4)由当前时刻n的传热管定性温度计算得到当前时刻n的传热管导热系数传热管密度和传热管比热由当前时刻n的污垢定性温度计算得到当前时刻n的污垢导热系数

具体地，在不同的传热管温度下，测量计算得到传热管导热系数、传热管密度和传热管比热，将结果进行拟合，即可得到传热管温度分别与传热管导热系数、传热管密度和传热管比热的关系表达式。将当前时刻n的传热管定性温度带入对应的关系表达式，即可得到当前时刻n的传热管导热系数传热管密度和传热管比热

在不同的污垢温度下，测量计算得到污垢导热系数，将结果进行拟合，即可得到污垢温度与污垢导热系数的关系表达式。将当前时刻n的污垢定性温度带入该关系表达式，即可得到当前时刻n的污垢导热系数

(3)根据如下三个线性方程，计算得到下一时刻n+1的传热管一次侧壁温传热管二次侧壁温和污垢外表面温度

$a_1{T}_1^{n+1}+a_2{T}_2^{n+1}=a_0$ $b_1{T}_1^{n+1}+b_2{T}_2^{n+1}+b_3{T}_3^{n+1}=b_0,$

$c_1{T}_2^{n+1}+c_2{T}_3^{n+1}+c_3{T}_3^{n+1}=c_0$

$a_0=\frac{{\mathrm{\ρ}}_t^n{c}_{p,t}^n{y}_a{\mathrm{\δ}}_t}{\mathrm{\Δt}}[T_1^n+(\frac{r_2^2}{r_2^2-r_1^2}-\frac{1}{2\ln (r_2/r_1)})(T_2^n-T_1^n)]+h_p^n{y}_p{T}_p^n,$

$a_1=\frac{{\mathrm{\ρ}}_t^n{c}_{p,t}^n{y}_a{\mathrm{\δ}}_t}{\mathrm{\Δt}}[1-(\frac{r_2^2}{r_2^2-r_1^2}-\frac{1}{2\ln (r_2/r_1)})]+h_p^n{y}_p+\frac{{\mathrm{\λ}}_t^n{y}_s}{r_2\ln (r_2/r_1)},$

$a_2=\frac{{\mathrm{\ρ}}_t^n{c}_{p,t}^n{y}_a{\mathrm{\δ}}_t}{\mathrm{\Δt}}\left[(\frac{r_2^2}{r_2^2-r_1^2}-\frac{1}{2\ln (r_2/r_1)})\right]-\frac{{\mathrm{\λ}}_t^n{y}_s}{r_2\ln (r_2/r_1)},$

$b_0=r_3\ln (r_3/r_2)h_s^n{T}_s^n,$

$b_1={\mathrm{\λ}}_t^n\frac{\ln (r_3/r_2)}{\ln (r_2/r_1)},$

$b_2=-2{\mathrm{\λ}}_{\mathrm{cr}}^n-{\mathrm{\λ}}_t^n\frac{\ln (r_3/r_2)}{\ln (r_2/r_1)},$

$b_3=2{\mathrm{\λ}}_{\mathrm{cr}}^n+r_3\ln (r_3/r_2)h_s^n,$

$c_0=r_3{h}_s^n{T}_s^n,$

$c_1=-\frac{{\mathrm{\λ}}_t^n}{\ln (r_2/r_1)},$

$c_2=\frac{{\mathrm{\λ}}_t^n}{\ln (r_2/r_1)},$

$c_3=r_3{h}_s^n,$

其中，Δt为下一时刻n+1与当前时刻n的时间间隔，y_a为传热管平均周长，δ_t为传热管壁厚，y_p为传热管一次侧周长，y_s为传热管二次侧周长，为当前时刻n的传热管一次侧换热系数，为当前时刻n的传热管一次侧流体主流温度，为当前时刻n的传热管二次侧换热系数，为当前时刻n的传热管二次侧流体主流温度。

和通过热工水力计算方法计算得到。具体地，由单相对流传热关联式，如Dittus-Boelter公式计算得到，由沸腾传热计算关联式，如陈氏公式计算得到，取一次侧水的温度，取二次侧水的温度，水的温度通过联立能量守恒方恒、质量守恒方程、动量守恒方程进行物性参数计算得到。

本步骤具体通过如下方法实现：

(B1)传热管能量平衡方程为：

${\mathrm{\ρ}}_t{c}_{p,t}{y}_a{\mathrm{\δ}}_t\frac{\∂{\stackrel{\‾}{T}}_t}{\∂t}=y_p{h}_p(T_p-T_1)+y_s{\mathrm{\λ}}_t\frac{\∂T_t}{\∂r}{|}_{r_2}$

传热管二次侧导热与污垢导热连续性方程为：

$-{\mathrm{\λ}}_t\frac{\∂T_t}{\∂r}{|}_{r_2}=-{\mathrm{\λ}}_{\mathrm{cr}}\frac{\∂T_{\mathrm{cr}}}{\∂r}{|}_{r_2}$

污垢表面导热与冷却剂对流换热连续性方程为：

$-{\mathrm{\λ}}_{\mathrm{cr}}\frac{\∂T_{\mathrm{cr}}}{\∂r}{|}_{r_3}=h_s(T_3-T_s)$

其中，ρ_t为传热管密度，c_p,t为传热管比热，t为时间，h_p为传热管一次侧换热系数，T_p为传热管一次侧流体主流温度，λ_t为传热管导热系数，λ_cr为污垢导热系数，h_s为传热管二次侧换热系数，T_s为传热管二次侧流体主流温度。

(B2)对上述三个方程进行时间离散化

时间离散化的传热管能量平衡方程为：

$\begin{array}{c}\frac{{\mathrm{\ρ}}_t^n{c}_{p,t}^n{y}_a{\mathrm{\δ}}_t}{\mathrm{\Δt}}(T_1^{n+1}-T_1^n+(\frac{r_2^2}{r_2^2-r_1^2}-\frac{1}{2\ln (r_2/r_1)})((T_2^{n+1}-T_1^{n+1})-(T_2^n-T_1^n)))\\ =h_p^n{y}_p(T_p^n-T_1^{n+1})+\frac{{\mathrm{\λ}}_t^n\·y_s}{r_2\ln (r_2/r_1)}(T_2^{n+1}-T_1^{n+1})\end{array}---\left(4\right)$

时间离散化的传热管二次侧导热与污垢导热连续性方程为：

${\mathrm{\λ}}_t^n\frac{\ln (r_3/r_2)}{\ln (r_2/r_1)}(T_2^{n+1}-T_1^{n+1})={\mathrm{\λ}}_{\mathrm{cr}}^n(T_3^{n+1}-T_2^{n+1})---\left(5\right)$

时间离散化的污垢表面导热与冷却剂对流换热连续性方程为：

${\mathrm{\λ}}_{\mathrm{cr}}^n(T_3^{n+1}-T_2^{n+1})=-r_3\ln (r_3/r_2)h_s^n(T_3^{n+1}-T_s^n)---\left(6\right)$

(B3)为了使污垢厚度为零时程序能够正常计算，分别对式(5)和式(6)进行加法运算和减法运算，得到：

$2{\mathrm{\λ}}_{\mathrm{cr}}^n(T_3^{n+1}-T_2^{n+1})={\mathrm{\λ}}_t^n\frac{\ln (r_3/r_2)}{\ln (r_2/r_1)}(T_2^{n+1}-T_1^{n+1})-r_3\ln (r_3/r_2)h_s^n(T_3^{n+1}-T_s^n)---\left(7\right)$

$\frac{{\mathrm{\λ}}_t^n}{\ln (r_2/r_1)}(T_2^{n+1}-T_1^{n+1})=-r_3{h}_s^n(T_3^{n+1}-T_s^n)---\left(\text{8}\right)$

由式(4)、式(7)和式(8)得到关于下一时刻n+1的传热管一次侧壁温传热管二次侧壁温和污垢外表面温度的三个线性方程。

(4)n＝n+1。

(5)重复执行步骤(2)至步骤(4)，得到传热管一次侧壁温、传热管二次侧壁温和污垢外表面温度随时间的变化。

(6)根据传热管一次侧壁温、传热管二次侧壁温、污垢外表面温度和换热面积得到自然循环蒸汽发生器一、二次侧的换热量，将换热量带入蒸汽发生器一、二次侧流体能量守恒方程，结合质量守恒和动量守恒方程，计算得到自然循环蒸汽发生器当前时刻的热工水力参数，如此重复计算，就可得到自然循环蒸汽发生器乃至核动力装置的动态特性。

以AP1000核电机组自然循环蒸汽发生器为例，蒸汽发生器的传热面积11473m²，蒸汽流量943.7kg/s，给水温度226.7℃，传热管数量10025，传热管外径17.48mm，传热管壁厚1.02mm，管心距(三角形)24.89mm，蒸汽发生器一次侧流量26229.6t/h，不考虑污垢的影响。

仿真建模时，蒸汽发生器传热管沿一次侧流体流动方向划分为6个热构件，差分模型在传热管径向上的网格数为45个，用差分模型仿真时的数值计算方法为Gear算法。

动态仿真时，蒸汽发生器一次侧冷却剂入口温度初始值取310℃，计算时入口温度先升高10℃，150s后温度再降低10℃，300s结束计算。在CPU主频为3.47Ghz的计算机上进行计算，时间步长取0.01s，本发明的方法耗时8s，有限差分法+Gear算法耗时975s。选取沿流动方向第一、第三和第六个热构件的一次侧壁温T₁₁、T₁₃、T₁₆和二次侧壁温T₂₁、T₂₃、T₂₆，以及蒸汽发生器的一次侧进出口流体温度和将本发明的方法与有限差分法+Gear算法的计算结果进行对比，上述各参数的差值如表1所示。

从上表可以看出，本发明的方法与有限差分法+Gear算法算得的温度差值最大不超过0.1℃，说明本发明的方法的计算精度与有限差分法+Gear算法相当，而本发明的方法的计算速度提高了120多倍，说明本发明方法具有较高的计算精度和非常小的计算量，这对于对精度和速度要求都非常高的自然循环蒸汽发生器乃至核动力装置系统的高精度实时仿真而言，具有极高的实用价值。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种自然循环蒸汽发生器的热传导建模与计算方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)n＝0，初始化当前时刻n的传热管一次侧壁温T₁ ⁿ、传热管二次侧壁温和污垢外表面温度T₃ ⁿ；

(2)根据当前时刻n的传热管一次侧壁温T₁ ⁿ和传热管二次侧壁温计算得到当前时刻n的传热管定性温度由当前时刻n的传热管定性温度计算得到当前时刻n的传热管导热系数 传热管密度和传热管比热

根据当前时刻n的传热管二次侧壁温和污垢外表面温度T₃ ⁿ，计算得到当前时刻n的污垢定性温度由当前时刻n的污垢定性温度计算得到当前时刻n的污垢导热系数

其中，r₁为传热管一次侧半径，r₂为传热管二次侧半径，r₃为污垢外半径；

(3)利用当前时刻n的传热管一次侧壁温T₁ ⁿ、传热管二次侧壁温传热管导热系数传热管密度传热管比热和污垢导热系数计算得到下一时刻n+1的传热管一次侧壁温T₁ ⁿ⁺¹、传热管二次侧壁温和污垢外表面温度T ₃ ⁿ⁺¹；

(4)n＝n+1；

(5)重复执行步骤(2)至步骤(4)，得到传热管一次侧壁温、传热管二次侧壁温和污垢外表面温度随时间的变化。

2.如权利要求1所述的自然循环蒸汽发生器的热传导建模与计算方法， 其特征在于，所述步骤(3)具体为：根据如下三个线性方程，计算得到下一时刻n+1的传热管一次侧壁温T₁ ⁿ⁺¹、传热管二次侧壁温和污垢外表面温度

其中，

其中，Δt为下一时刻n+1与当前时刻n的时间间隔，y_a为传热管平均周长，δ_t为传热管壁厚，y_p为传热管一次侧周长，y_s为传热管二次侧周长， 为当前时刻n的传热管一次侧换热系数，为当前时刻n的传热管一次 侧流体主流温度，为当前时刻n的传热管二次侧换热系数，为当前时刻n的传热管二次侧流体主流温度。

3.如权利要求1或2所述的自然循环蒸汽发生器的热传导建模与计算方法，其特征在于，所述步骤(2)中，通过如下方式计算得到当前时刻n的传热管导热系数传热管密度和传热管比热在不同的传热管温度下，测量计算得到传热管导热系数、传热管密度和传热管比热，将结果进行拟合，得到传热管温度分别与传热管导热系数、传热管密度和传热管比热的关系表达式；将当前时刻n的传热管定性温度带入对应的关系表达式，计算得到当前时刻n的传热管导热系数传热管密度和传热管比热

4.如权利要求3所述的自然循环蒸汽发生器的热传导建模与计算方法，其特征在于，所述步骤(2)中，通过如下方式计算得到当前时刻n的污垢导热系数在不同的污垢温度下，测量计算得到污垢导热系数，将结果进行拟合，得到污垢温度与污垢导热系数的关系表达式；将当前时刻n的污垢定性温度带入该关系表达式，计算得到当前时刻n的污垢导热系数