自吸式文丘里水洗器流动特性数值模拟研究

发布时间：2020-07-29 22:29

【摘要】：文丘里水洗器是核电厂安全壳过滤排放系统的核心设备,能够在安全壳发生超压事故时,对放射性裂变产物如气溶胶、碘和甲基碘进行过滤去除,有效防止放射性裂变产物外泄至大气环境中以缓解事故后果。其中,放射性裂变产物的过滤去除与洗涤液在文丘里水洗器内部的流动息息相关,因此对文丘里水洗器内部流动特性进行研究具有十分重要的意义。本文通过数值模拟的手段,分别探究系统参数和结构参数对文丘里水洗器内部流动特性的影响规律。本课题以整体式文丘里水洗器和分体式文丘里水洗器为研究对象,利用ANSYS ICEM软件完成几何模型的创建和网格划分生成,在计算流体力学软件FLUENT中对文丘里水洗器的流动特性进行数值模拟,对网格的无关性和可靠性进行验证,并确定数值计算所需要的两相流模型和湍流模型。结构参数方面,分体式文丘里水洗器的扩张段张角在3°到6°之间可以得到较理想的液相引射量;分体式水洗器中混合段的存在会导致引射量下降,其长度越大,液相引射量越低;分体式文丘里水洗器的面积比对水洗器的引射量影响很大,在面积比较小时,液相引射量随着面积比的增大迅速升高,在面积比较大时,引射量随着面积比的增大出现下降趋势。整体式文丘里水洗器在定压条件下,喉部引射管高度越高,引射量越大;在引射管数量相同的条件下,将其在空间上分多排布置可促进引射量的提高。系统参数方面,水洗器的入口空气流量对两种类型的文丘里水洗器影响存在差异:在整体式水洗器中,第1排引射管在洗涤液液位较低时的液相引射量先下降后增长,其他四排引射管的液相引射量均随着的水洗器入口空气流量的变化线性升高,在分体式水洗器中,洗涤液的液位较低时,引射量随着空气流量线性增长,在液位较高时,引射量随着空气流量的增大一直减小最终平缓增加。在分体式在整体式文丘里水洗器中,系统压力对两种文丘里水洗器的引射量影响时相同的,升高系统压力可以促进引射量增加;洗涤液的液位高度对引射量的影响存在分区效应,当水洗器入口的空气质量流量较低时,液位高度对引射量影响较大,且高于流量较高时的引射量,当空气流量较大时,液位高度对引射量的影响减小,随着空气流量的进一步提高,液位高度对引射量的影响可以忽略。在探究水洗器的进出口压降时,发现文丘里水洗器的扩张段张角度数越大、混合段越长、面积比越小,水洗器的进出口总压降越低。
【学位授予单位】：哈尔滨工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TM623
【图文】：

图 1.1 安全壳过滤排放系统示意图 中，当反应堆压力容器被堆芯高温熔融物烧穿熔化，发生超压事放性的碘、气溶胶等事故产物经过滤排放系统吸收去除，放射性下时经烟囱排放至大气。；2.手动隔离阀；3.爆破膜；4.上游限流孔板；5.流量分配系统；6.文丘里水洗器；7.汽属纤维过滤器；9.下游限流孔板图 1.2 多管文丘里过滤系统

；2.文丘里水洗器；3.金属纤维过滤器；4.限流孔板；5.分子筛过滤图 1.3 法国核电厂联合过滤排放系统国的 FCVS 内部核心设备均为文丘里水洗器，这主等放射性裂变产物有着很高的过滤效率，工作原理计标准，完全不依赖外部驱动力[14]，且价格低廉，结三代核电站最为突出的一大优势就是非能动安全性发挥着重要作用，因此深入探究其内部流动特性和器的工作原理在工程上应用广泛，类型较多。按照洗涤液流动的两种。由于自吸式文丘里水洗器的工作原理满足非力即可对放射性裂变产物进行过滤去除，因此本文值模拟研究。

（a）整体式 （b）分体式图 1.4 自吸式文丘里水洗器结构示意图的主要特点是各部分结构连成一体，吸液口在水洗器喉部位置，液相通直，其中，液相通道为贯穿喉部管壁的金属引射管，引射管出口位置在向可自由调节。文丘里水洗器主要由圆台型喷嘴和喷嘴上方的套管构成，其中喷嘴套管部和扩张段三部分，喷嘴和外套管同轴布置，两者之间形成的环形空腔里水洗器的通道。入水洗器后，气体在收缩段内膨胀，速度升高，并在喉部流速达到最大内部形成低压区。洗涤液在水洗器内外压差的作用下，经吸液口被引射直接与高速气流接触，由于气液两相之间存在拖拽、剪切作用，液相被滴分布在扩张段内以及扩张段出口附近，气流中带有放射性的气溶胶、液滴捕捉去除。

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本文编号：2774584