本文關(guān)鍵詞：不同相水介質(zhì)中細(xì)顆粒運(yùn)動(dòng)特性研究

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【摘要】：水在電站中廣泛應(yīng)用,在電站中被廣泛用作冷卻劑、慢化劑或者潤(rùn)滑材料。在電站的運(yùn)行過(guò)程中,會(huì)產(chǎn)生大量的顆粒狀產(chǎn)物,例如輻射產(chǎn)物、煙塵,對(duì)電站及環(huán)境造成巨大危害。掌握顆粒在不同相態(tài)水中的運(yùn)動(dòng)沉積規(guī)律,及如何減輕其危害是人們普遍關(guān)注的問(wèn)題。利用Fluent軟件模擬,并編制程序WATER1.0進(jìn)行計(jì)算,得到不同粒徑(001μm～50μm)顆粒在不同相水介質(zhì)(水蒸氣、液態(tài)水、超臨界水及濕空氣)中的運(yùn)動(dòng)沉積規(guī)律。針對(duì)矩形窄通道,研究顆粒在不同相水介質(zhì)中(液態(tài)水、氣態(tài)水、超臨界水)的運(yùn)動(dòng)沉積。顆粒不同相水介質(zhì)中的運(yùn)動(dòng)沉積分布規(guī)律類似。軸向速度呈現(xiàn)倒“U”型分布,與流體的軸向速度分布類似。徑向速度與濃度分布近似呈現(xiàn)“M”型分布,主要受到顆粒擴(kuò)散、熱泳力、湍流作用及二次流等影響。顆粒在水蒸氣中的軸向速度、徑向速度最大；而在超臨界水中的軸向速度、徑向速度最小。矩形通道中存在特有的二次流現(xiàn)象,會(huì)對(duì)其中的顆粒運(yùn)動(dòng)沉積造成影響,引起顆粒二次流。在管道內(nèi),次臨界蒸汽凝結(jié)形成的液膜、超臨界水冷卻形成的大密度膜會(huì)阻礙顆粒向管壁沉積。針對(duì)矩形窄通道,研究不同粒徑顆粒在水介質(zhì)中的運(yùn)動(dòng)沉積。在不同相水介質(zhì)中,不同粒徑顆粒在矩形窄通道內(nèi)的運(yùn)動(dòng)沉積規(guī)律分布類似,其無(wú)量綱沉積速度都是呈現(xiàn)“V”型分布。這是因?yàn)樾×?0.01μm～1μm)顆粒主要受到湍流擴(kuò)散作用；中等粒徑(1μm～5μm)顆粒主要受到湍流擴(kuò)散與漩渦沖擊機(jī)制；大粒徑顆粒(5μm～50μm)主要受到粒子慣性機(jī)制。在存在溫度梯度的情況下,小粒徑顆粒的無(wú)量綱沉積速度增大；而大粒徑顆粒的無(wú)量綱沉積速度幾乎不變。針對(duì)超臨界水堆冷卻劑通道,研究腐蝕產(chǎn)物在冷卻劑通道內(nèi)的運(yùn)動(dòng)沉積,并分析了入口溫度和燃料組件功率對(duì)腐蝕產(chǎn)物運(yùn)動(dòng)沉積的影響。增加入口溫度及提高燃料組件功率,可以提高腐蝕產(chǎn)物的軸向速度,降低腐蝕產(chǎn)物在冷卻劑通道內(nèi)的運(yùn)動(dòng)時(shí)間,減少腐蝕產(chǎn)物的沉積。最后從水分子間距角度、流體物性變化角度、流場(chǎng)分布角度及顆粒在不同相水介質(zhì)的受力角度,分析顆粒在不同相水介質(zhì)中的運(yùn)動(dòng)沉積機(jī)理。分析了在管道不同位置顆粒所受的熱泳力、升力及曳力作用。曳力及升力主要對(duì)液態(tài)水中的顆粒起作用,而熱泳力在水蒸氣中較大。曳力影響顆粒的軸向運(yùn)動(dòng),而當(dāng)熱泳力大于升力時(shí),顆粒徑向運(yùn)動(dòng)沉積在管壁。顆粒的運(yùn)動(dòng)沉積就是顆粒與水分子碰撞的結(jié)果,碰撞越激烈,顆粒從流體中得到的動(dòng)量大,但是顆粒運(yùn)動(dòng)受到的阻力大；碰撞越不激烈,顆粒從流體中得到的動(dòng)量小,但是顆粒運(yùn)動(dòng)收到的阻力小。顆粒的運(yùn)動(dòng)沉積就是顆粒—水分子間動(dòng)量交換,以及顆粒運(yùn)動(dòng)受到阻力綜合作用的結(jié)果。
【學(xué)位授予單位】：華北電力大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TM62

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：1182569