物性参数对氟盐球床堆传热模型不确定性和敏感性的影响分析

发布时间：2022-02-10 03:17

　　为了确保氟盐球床堆堆芯传热模型的预测能力满足安全限制,研究了氟盐冷却剂的物性参数对堆芯传热模型不确定度和敏感性的影响。采用统计学不确定性评估方法,将氟盐冷却剂物性参数（包括动力粘度、密度、比热容、导热系数）作为输入参数,选取经典传热关联式作为计算模型,分析了努赛尔数（Nu）的不确定性及其对物性参数的敏感性程度。结果表明,无论氟盐物性参数的概率分布为正态分布或均匀分布,计算得到的Nu的平均值非常接近,其分布形式都接近正态分布;同时发现,动力粘度是物性参数中对Nu影响最大的参数,并且呈负相关;导热系数对Nu的影响为负相关,密度和比热容对Nu的影响较小且均为正相关。 

【文章来源】：核动力工程. 2020,41(01)北大核心EICSCD

【文章页数】：4 页

【部分图文】：

不确定度分析流程图

在2种不同输入物性参数分布工况下Nu的概率分布直方图和拟合正态分布曲线如图2所示，实线代表拟合的正态分布曲线，柱状图代表计算得到的Nu的概率分布直方图。可以看出，无论输入物性参数是正态分布还是均匀分布，输出Nu的数值分布约为125～155，与计算得到的输出Nu平均值非常接近，最小值与最大值相差0.416，输出Nu的平均值为135。2.2 输入参数的敏感性分析

采用2种相关系数计算方法Spearman和Pearson方法[8]进行相关系数的计算，得到的数值大小表示输入参数与输出参数间的相关程度，即敏感程度，正、负号代表正、负相关性。输入物性参数为正态分布和均匀分布时对输出参数Nu的影响程度如图3所示，柱状图顶端的数字即敏感性大小，可以非常直观地看出，2种相关系数计算方法得到的相关性系数差异很小，输入物性参数为均匀分布工况下的敏感性分析结果与输入物性参数为正态分布工况下的敏感性分析结果差异不大。在动力粘度、导热系数、密度、比热容4个物性参数中，动力粘度对Nu的影响程度最大且为负相关，导热系数对Nu的影响程度一般且同样为负相关，密度和比热容对Nu的影响较小且均为正相关。这是由于氟盐的动力粘度远大于空气的动力粘度，同时导热系数也大于空气的导热系数，但因其流速很低，导致Nu远低于使用气体为介质的反应堆堆芯内的Nu。氟盐的Pr较大（通常Pr>10，水或氦气的Pr数值大约为1），导致其温度边界层的厚度远小于速度边界层厚度，温度边界层是固体表面附近流体温度发生剧烈变化的薄层，温度边界层越厚，流体受壁面温度的影响范围越大，即热量扩散能力越强。所以动力粘度对对流换热的影响表现在动力粘度增大时会阻碍流体的流动和传热，另外较大的Pr会影响温度边界层的厚度，从而影响冷却剂与固体壁面间的对流换热效果。3 结论

【参考文献】：
期刊论文
[1]可移动式熔盐冷却高温堆（TFHR）热工水力特性不确定性分析[J]. 王成龙,胡玲文,秋穗正,苏光辉,田文喜.  核动力工程. 2017(03)
[2]核电站最佳估算安全分析中的不确定度评估方法分析[J]. 陈炼,房芳芳,邓程程,崔成鑫.  原子能科学技术. 2015(07)



本文编号：3618150