球床中气固两相传热与流动问题研究

摘要

球床广泛应用于涉及能量传递的工业系统中，如高温气冷堆(HTGR), ITER中的氟增殖层、催化剂床以及高性能绝热器等。高温气冷堆(HTGR)是先进的第四代核电技术，其堆芯由燃料球随机堆积而成。研究球床中气固两相传热与流动特性，对发展球床式高温气冷堆有着重要意义。本文针对球床中气固两相传热与流动过程,给出考虑Forchheimer阻力以及孔隙率分布的多孔介质计算模型.计算表明随着瑞利数Ra和达西数Da的增加,平均换热系数Nuavg随之显著上升.有效热导率是球床的重要参数,改进后的ZBS 模型与实验结果符合一致,在高温堆正常运行工况下(～900℃)辐射换热起主导作用.随着球床加热功率的升高以及气体压力的降低,气体流动换热强度逐渐降低.