利用MEMS惯性冲击器进行安全壳内气溶胶过滤的机理研究
发布时间：2020-12-13 16:22
核电站内部大气环境中的天然放射性气溶胶通常情况下浓度很低且处于平衡状态,但当出现严重核事故时,安全壳内的气溶胶含量将显著升高,一旦释放于大气环境中将带来严重后果,增大事故的危险性,故需使用相应的过滤吸附装置避免此种放射性气溶胶向大气中扩散。目前世界范围内常用的气溶胶过滤器多为网状结构或使用一定的过滤介质,在使用一定时间后会气溶胶的沉积显著增加流动阻力,因此妨碍核事故后容器内的压力释放。此外,不但在高放射性条件下更换过滤介质是一个技术难题,而且使用过的过滤介质又会成为新的放射性固体或液体,造成新的污染。本文基于微流体惯性冲击器(MEMS惯性冲击器)原理设计、研究了一个新型过滤装置,不需更换滤纸就可以收集微米尺寸的颗粒,同时不会产生新的放射性固态或液态废物。微机电系统(MEMS)是微型设备技术,微型器件有很多潜在好处,例如性能高、功耗低、反应灵敏、成本低等。该装置工作原理简单、体积微小,可以在不影响事故情况下安全壳降压速度的前提下实现对气溶胶的收集。在过去的二十年中,MEMS技术有过很大的进步,但目前还没有基于MEMS技术的惯性冲击器,更没有将其应用于核电站气溶胶收集的先例。本研究的MEM...
【文章来源】：华北电力大学河北省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：54 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 研究背景与意义
1.1.1 气溶胶简介
1.1.2 气溶胶危害
1.1.3 核电站气溶胶来源
1.2 国内外研究现状
1.3 研究内容及创新点
1.3.1 研究内容
1.3.2 研究的创新点
第2章 模型建立
2.1 过滤器模型介绍
2.2 粒子运动方程建立及渐近解分析
2.2.1 粒子运动方程建立
2.2.2 渐近解分析
2.3 影响收集效率的因素
2.4 本章小结
第3章 MEMS惯性冲击器设计
3.1 判定粒子是否撞击的标准
3.2 计算粒子的轨迹及收集效率
3.3 MEMS撞击器性能的影响因素
3.3.1 雷诺数Re与收集效率的关系
3.3.2 冲击器几何尺寸与收集效率的关系
3.4 MEMS冲击器的几何设计
3.5 本章小结
第4章 冲击器设计可行性验证
4.1 CFD软件及DPM模型简介
4.2 DPM模型建立及模拟试验条件设定
4.2.1 颗粒相的边界条件
4.2.2 模拟试验环境条件
4.3 冲击器几何模型及网格敏感度分析
4.4 计算模型的建立
4.4.1 管道内连续性流场的建立
4.4.2 离散相计算模型的建立
4.5 模拟试验结果
4.6 冲击器的制造
4.7 本章小结
第5章 工程实际应用探讨
5.1 无涂层的冲击器收集效率
5.2 带吸收涂层的冲击器收集效率
5.2.1 T型平底冲击器计算模型
5.2.2 楔形底面冲击器计算模型
5.2.3 阶梯形底面冲击器计算模型
5.3 本章小结
第6章 结论与展望
6.1 结论
6.2 展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]管道复杂流场气固两相流DPM仿真优化[J]. 张涛,李红文. 天津大学学报(自然科学与工程技术版). 2015(01)
[2]文丘里管内气固两相流离散相仿真模型优化[J]. 李红文,张涛. 合肥工业大学学报(自然科学版). 2014(01)
[3]竖直矩形窄通道内PM1颗粒沉积的数值模拟[J]. 汝小龙,周涛,王泽雷,樊昱楠,林达平. 安全与环境学报. 2013(04)
[4]两种截面窄通道内PM1颗粒沉积数值模拟对比研究[J]. 汝小龙,周涛,林达平,杨旭. 核动力工程. 2013(S1)
[5]核燃料循环临界事故中气溶胶行为研究[J]. 孙雪霆,季松涛,刘振华,张应超. 原子能科学技术. 2012(S1)
[6]锥形Aaberg排风罩捕集颗粒污染物的数值模拟[J]. 刘敏,林豹. 节能. 2012(01)
[7]采棉机气力输棉系统内部流场的数值模拟研究[J]. 田虎楠,王春耀,王学农,陈发,刘跃,闵磊. 农机化研究. 2011(12)
[8]砂土物料真空吸送分离系统的设计与数值模拟[J]. 杨丹,秋实,曹钧,陈思林,陈涛,杨欢. 真空. 2011(04)
[9]核电厂用高效过滤器介绍[J]. 张海潮,李志勇,司涛涛. 制冷. 2010(04)
[10]放射性气溶胶的净化[J]. 林莉君,陈海焱,林龙沅,许秦坤. 工业安全与环保. 2009(02)
硕士论文
[1]非能动安全壳内自然循环下混合与热分层现象的计算模型[D]. 张鹤.华北电力大学 2014
本文编号：2914826
【文章来源】：华北电力大学河北省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：54 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 研究背景与意义
1.1.1 气溶胶简介
1.1.2 气溶胶危害
1.1.3 核电站气溶胶来源
1.2 国内外研究现状
1.3 研究内容及创新点
1.3.1 研究内容
1.3.2 研究的创新点
第2章 模型建立
2.1 过滤器模型介绍
2.2 粒子运动方程建立及渐近解分析
2.2.1 粒子运动方程建立
2.2.2 渐近解分析
2.3 影响收集效率的因素
2.4 本章小结
第3章 MEMS惯性冲击器设计
3.1 判定粒子是否撞击的标准
3.2 计算粒子的轨迹及收集效率
3.3 MEMS撞击器性能的影响因素
3.3.1 雷诺数Re与收集效率的关系
3.3.2 冲击器几何尺寸与收集效率的关系
3.4 MEMS冲击器的几何设计
3.5 本章小结
第4章 冲击器设计可行性验证
4.1 CFD软件及DPM模型简介
4.2 DPM模型建立及模拟试验条件设定
4.2.1 颗粒相的边界条件
4.2.2 模拟试验环境条件
4.3 冲击器几何模型及网格敏感度分析
4.4 计算模型的建立
4.4.1 管道内连续性流场的建立
4.4.2 离散相计算模型的建立
4.5 模拟试验结果
4.6 冲击器的制造
4.7 本章小结
第5章 工程实际应用探讨
5.1 无涂层的冲击器收集效率
5.2 带吸收涂层的冲击器收集效率
5.2.1 T型平底冲击器计算模型
5.2.2 楔形底面冲击器计算模型
5.2.3 阶梯形底面冲击器计算模型
5.3 本章小结
第6章 结论与展望
6.1 结论
6.2 展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]管道复杂流场气固两相流DPM仿真优化[J]. 张涛,李红文. 天津大学学报(自然科学与工程技术版). 2015(01)
[2]文丘里管内气固两相流离散相仿真模型优化[J]. 李红文,张涛. 合肥工业大学学报(自然科学版). 2014(01)
[3]竖直矩形窄通道内PM1颗粒沉积的数值模拟[J]. 汝小龙,周涛,王泽雷,樊昱楠,林达平. 安全与环境学报. 2013(04)
[4]两种截面窄通道内PM1颗粒沉积数值模拟对比研究[J]. 汝小龙,周涛,林达平,杨旭. 核动力工程. 2013(S1)
[5]核燃料循环临界事故中气溶胶行为研究[J]. 孙雪霆,季松涛,刘振华,张应超. 原子能科学技术. 2012(S1)
[6]锥形Aaberg排风罩捕集颗粒污染物的数值模拟[J]. 刘敏,林豹. 节能. 2012(01)
[7]采棉机气力输棉系统内部流场的数值模拟研究[J]. 田虎楠,王春耀,王学农,陈发,刘跃,闵磊. 农机化研究. 2011(12)
[8]砂土物料真空吸送分离系统的设计与数值模拟[J]. 杨丹,秋实,曹钧,陈思林,陈涛,杨欢. 真空. 2011(04)
[9]核电厂用高效过滤器介绍[J]. 张海潮,李志勇,司涛涛. 制冷. 2010(04)
[10]放射性气溶胶的净化[J]. 林莉君,陈海焱,林龙沅,许秦坤. 工业安全与环保. 2009(02)
硕士论文
[1]非能动安全壳内自然循环下混合与热分层现象的计算模型[D]. 张鹤.华北电力大学 2014
本文编号：2914826
本文链接：https://www.wllwen.com/projectlw/hkxlw/2914826.html
