不同相水介质中细颗粒运动特性研究

发布时间：2017-11-13 22:04

  本文关键词：不同相水介质中细颗粒运动特性研究

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【摘要】：水在电站中广泛应用,在电站中被广泛用作冷却剂、慢化剂或者润滑材料。在电站的运行过程中,会产生大量的颗粒状产物,例如辐射产物、烟尘,对电站及环境造成巨大危害。掌握颗粒在不同相态水中的运动沉积规律,及如何减轻其危害是人们普遍关注的问题。利用Fluent软件模拟,并编制程序WATER1.0进行计算,得到不同粒径(001μm～50μm)颗粒在不同相水介质(水蒸气、液态水、超临界水及湿空气)中的运动沉积规律。针对矩形窄通道,研究颗粒在不同相水介质中(液态水、气态水、超临界水)的运动沉积。颗粒不同相水介质中的运动沉积分布规律类似。轴向速度呈现倒“U”型分布,与流体的轴向速度分布类似。径向速度与浓度分布近似呈现“M”型分布,主要受到颗粒扩散、热泳力、湍流作用及二次流等影响。颗粒在水蒸气中的轴向速度、径向速度最大；而在超临界水中的轴向速度、径向速度最小。矩形通道中存在特有的二次流现象,会对其中的颗粒运动沉积造成影响,引起颗粒二次流。在管道内,次临界蒸汽凝结形成的液膜、超临界水冷却形成的大密度膜会阻碍颗粒向管壁沉积。针对矩形窄通道,研究不同粒径颗粒在水介质中的运动沉积。在不同相水介质中,不同粒径颗粒在矩形窄通道内的运动沉积规律分布类似,其无量纲沉积速度都是呈现“V”型分布。这是因为小粒径(0.01μm～1μm)颗粒主要受到湍流扩散作用；中等粒径(1μm～5μm)颗粒主要受到湍流扩散与漩涡冲击机制；大粒径颗粒(5μm～50μm)主要受到粒子惯性机制。在存在温度梯度的情况下,小粒径颗粒的无量纲沉积速度增大；而大粒径颗粒的无量纲沉积速度几乎不变。针对超临界水堆冷却剂通道,研究腐蚀产物在冷却剂通道内的运动沉积,并分析了入口温度和燃料组件功率对腐蚀产物运动沉积的影响。增加入口温度及提高燃料组件功率,可以提高腐蚀产物的轴向速度,降低腐蚀产物在冷却剂通道内的运动时间,减少腐蚀产物的沉积。最后从水分子间距角度、流体物性变化角度、流场分布角度及颗粒在不同相水介质的受力角度,分析颗粒在不同相水介质中的运动沉积机理。分析了在管道不同位置颗粒所受的热泳力、升力及曳力作用。曳力及升力主要对液态水中的颗粒起作用,而热泳力在水蒸气中较大。曳力影响颗粒的轴向运动,而当热泳力大于升力时,颗粒径向运动沉积在管壁。颗粒的运动沉积就是颗粒与水分子碰撞的结果,碰撞越激烈,颗粒从流体中得到的动量大,但是颗粒运动受到的阻力大；碰撞越不激烈,颗粒从流体中得到的动量小,但是颗粒运动收到的阻力小。颗粒的运动沉积就是颗粒—水分子间动量交换,以及颗粒运动受到阻力综合作用的结果。
【学位授予单位】：华北电力大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM62

【参考文献】

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本文编号：1182569