內(nèi)熱源液池內(nèi)兩相流動(dòng)換熱特性數(shù)值模擬.pdf

1、在使用醫(yī)用同位素反應(yīng)堆(MIPR)分離提純醫(yī)用同位素99Mo和131I時(shí),由于反應(yīng)過(guò)程中會(huì)不斷產(chǎn)生熱量并伴隨裂變氣產(chǎn)生,為了控制堆內(nèi)平均溫度(通?！?0℃)以使樣品不致?lián)]發(fā),這就需要精心設(shè)計(jì)反應(yīng)堆的冷卻系統(tǒng)。本課題在自然對(duì)流和兩相流理論分析基礎(chǔ)上,針對(duì)醫(yī)用溶鹽堆的模擬原型試驗(yàn)結(jié)構(gòu)尺寸和運(yùn)行工況,對(duì)實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ瓦M(jìn)行簡(jiǎn)化,建立了內(nèi)熱源液池內(nèi)自然對(duì)流和氣液兩相流動(dòng)換熱的三維物理、數(shù)學(xué)模型。模型中,對(duì)由內(nèi)熱源驅(qū)動(dòng)的液體自然對(duì)流,采用Boussine

2、sq假定進(jìn)行處理;對(duì)液池內(nèi)的湍流流動(dòng)換熱,利用RNG k-ε湍流模型進(jìn)行計(jì)算;流體導(dǎo)熱系數(shù)、比熱、運(yùn)動(dòng)粘度、膨脹系數(shù)等均采用變熱物性處理;對(duì)內(nèi)熱源液體中的氣泡運(yùn)動(dòng),采用Euler-Lagrange離散相模型進(jìn)行計(jì)算,并考慮氣、液兩相間的相互作用和影響。本課題首先對(duì)豎直圓管換熱器在不同內(nèi)熱源強(qiáng)度液池內(nèi)的單相湍流自然對(duì)流換熱過(guò)程進(jìn)行了數(shù)值模擬計(jì)算,并對(duì)單相湍流自然對(duì)流換熱性能計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)測(cè)試結(jié)果進(jìn)行了比較和驗(yàn)證,證明了本課題所建模型和所采

3、用的數(shù)值模擬方法的可靠性和正確性,并總結(jié)了相應(yīng)的單相自然對(duì)流換熱經(jīng)驗(yàn)關(guān)系式;同時(shí),分析了數(shù)值計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)測(cè)試結(jié)果之間產(chǎn)生偏差的原因。在此基礎(chǔ)上,對(duì)鼓泡情況下內(nèi)熱源液池中的氣液兩相湍流對(duì)流換熱過(guò)程進(jìn)行了模擬,結(jié)合試驗(yàn)鼓泡流量確定共三種氣泡大小,對(duì)不同大小氣泡驅(qū)動(dòng)情況下的流體進(jìn)行數(shù)值計(jì)算,計(jì)算得到的兩相對(duì)流換熱性能與相應(yīng)試驗(yàn)測(cè)試結(jié)果進(jìn)行了比較分析。利用相似理論和量綱分析,推導(dǎo)了內(nèi)熱源液池內(nèi)兩相流動(dòng)換熱的無(wú)因次準(zhǔn)則關(guān)系式,總結(jié)了Nu數(shù)的經(jīng)驗(yàn)