有內(nèi)熱源溶池內(nèi)的氣液兩相流流動與傳熱.pdf

1、氣液兩相流動傳熱在動力、醫(yī)藥化工、冶金、電力電子設(shè)備冷卻以及反應(yīng)堆等領(lǐng)域有十分廣泛的應(yīng)用。在使用醫(yī)用同位素反應(yīng)堆 (MIPR) 中分離提純出醫(yī)用同位素99Mo和131I時，由于反應(yīng)過程中會不斷產(chǎn)生熱量并伴隨有裂變氣產(chǎn)生，為了控制堆內(nèi)平均溫度(通常≤80℃)以使樣品不致?lián)]發(fā)，這就需要精心設(shè)計(jì)池式反應(yīng)堆的冷卻系統(tǒng)，恰當(dāng)布置換熱器的傳熱管、選取合適的冷卻劑進(jìn)口溫度和流量。在醫(yī)用溶鹽池中，溶液的冷卻過程不僅涉及到由于內(nèi)熱源加熱產(chǎn)生的溫度差而引起

2、的自然對流，而且涉及到池內(nèi)裂變氣體引起的氣泡驅(qū)動流。溶鹽堆的冷卻過程是一個具有均勻內(nèi)發(fā)熱源的、自然對流和氣泡驅(qū)動同時作用下的三維復(fù)雜兩相流動傳熱過程。 目前，國內(nèi)外對管內(nèi)混合對流及氣液兩相流動的研究較多，而對池內(nèi)有內(nèi)熱源驅(qū)動的自然對流采用冷卻盤管來進(jìn)行冷卻換熱的研究報道很少，尤其是同時涉及到有氣泡驅(qū)動的兩相流動換熱的報道就更少。本文針對溶鹽堆內(nèi)的冷卻過程，首先對溶鹽池內(nèi)自然對流和管內(nèi)強(qiáng)制對流的耦合換熱建立物理數(shù)學(xué)模型，利用CFD

3、軟件來進(jìn)行數(shù)值模擬分析；在此基礎(chǔ)上建立池內(nèi)有氣泡驅(qū)動情況下氣液兩相流動傳熱的物理數(shù)學(xué)模型，并進(jìn)行相應(yīng)的數(shù)值求解和分析。 本文研究了在不同盤管內(nèi)冷卻水流速下，內(nèi)熱源強(qiáng)度變化對管內(nèi)強(qiáng)制換熱、溶池內(nèi)自然對流傳熱性能和總傳熱性能的影響，隨后研究了有氣泡驅(qū)動的情況下，對溶鹽池內(nèi)兩相流動傳熱性能的影響。研究結(jié)果表明： (1) 在無氣泡驅(qū)動情況下，得到不同盤管冷卻水流量和MIPR內(nèi)熱源強(qiáng)度下，總換熱系數(shù)的關(guān)系曲線，計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)測試結(jié)