內(nèi)熱源液池內(nèi)兩相流動換熱特性數(shù)值模擬.pdf

1、在使用醫(yī)用同位素反應堆(MIPR)分離提純醫(yī)用同位素99Mo和131I時,由于反應過程中會不斷產(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),這就需要精心設計反應堆的冷卻系統(tǒng)。本課題在自然對流和兩相流理論分析基礎上,針對醫(yī)用溶鹽堆的模擬原型試驗結構尺寸和運行工況,對實驗模型進行簡化,建立了內(nèi)熱源液池內(nèi)自然對流和氣液兩相流動換熱的三維物理、數(shù)學模型。模型中,對由內(nèi)熱源驅(qū)動的液體自然對流,采用Boussine

2、sq假定進行處理;對液池內(nèi)的湍流流動換熱,利用RNG k-ε湍流模型進行計算;流體導熱系數(shù)、比熱、運動粘度、膨脹系數(shù)等均采用變熱物性處理;對內(nèi)熱源液體中的氣泡運動,采用Euler-Lagrange離散相模型進行計算,并考慮氣、液兩相間的相互作用和影響。本課題首先對豎直圓管換熱器在不同內(nèi)熱源強度液池內(nèi)的單相湍流自然對流換熱過程進行了數(shù)值模擬計算,并對單相湍流自然對流換熱性能計算結果與試驗測試結果進行了比較和驗證,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,并總結了相應的單相自然對流換熱經(jīng)驗關系式;同時,分析了數(shù)值計算結果與試驗測試結果之間產(chǎn)生偏差的原因。在此基礎上,對鼓泡情況下內(nèi)熱源液池中的氣液兩相湍流對流換熱過程進行了模擬,結合試驗鼓泡流量確定共三種氣泡大小,對不同大小氣泡驅(qū)動情況下的流體進行數(shù)值計算,計算得到的兩相對流換熱性能與相應試驗測試結果進行了比較分析。利用相似理論和量綱分析,推導了內(nèi)熱源液池內(nèi)兩相流動換熱的無因次準則關系式,總結了Nu數(shù)的經(jīng)驗