窄通道中细颗粒温度场内运动特性研究

摘要

由于经济的快速发展，能源的需求增加，能源利用中造成的环境污染越来越严重。对火电烟气排放、反应堆事故下以及电子产品生产中存在的超细颗粒的运动特性进行研究是非常必要的。通过对气固两相流中的颗粒在窄通道内的运动规律进行理论分析，发现不同的气体放吸热性、不同的湍流度、不同的温度场、不同的颗粒粒径和通道的形状对颗粒浓度、颗粒速度有一定的影响。分析在温度场下热泳力对气固两相流中的颗粒有明显的作用，得到不同条件下颗粒所受热泳力的变化规律。结合研究得到的颗粒的热泳沉积与各因素的变化规律，对控制体内的气固两相流的温度场，速度场进行分析，得到热泳沉积效率的计算公式。与经典热泳沉积经验公式相对比，热泳沉积效率计算公式具有较好的准确性。基于理论分析设计了1m长，宽度为20mm×20mm的正方形截面的矩形窄通道，作为实验段的气固两相流的实验系统，用来发现的颗粒热泳运动规律。采用加热气固两相流并在实验段壁面使用冷却水冷却，观察颗粒在整个通道内的运动规律。利用得到的热泳沉积效率计算公式，分析AP1000在发生严重事故时，钢制安全壳的非能动导热效果，发现其内部的颗粒沉积会严重影响钢制安全壳的安全功能。通过分析得到的窄通道内温度场下气固两相流中的颗粒的运动特性可以为细颗粒的脱除技术提供相应的基础。