申请/专利权人：上海交通大学

申请日：2023-05-19

公开（公告）日：2023-11-28

公开（公告）号：CN116562044B

主分类号：G06F30/20

分类号：G06F30/20;G06F119/08;G06F119/14

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2023.11.28#授权;2023.08.25#实质审查的生效;2023.08.08#公开

摘要：一种基于分层界面非均匀混合的碎片床传热干涸实验评估方法，通过轴向分层碎片床流动传热及干涸实验，采集轴向分层碎片床流动传热及干涸实验过程中的关键压差、传热、干涸信息，通过固化切割分离技术得到大小颗粒分层界面非均匀混合区域不同床层切片高度下颗粒参数特征，利用拍照统计方法统计大小颗粒数量及占比获取局部非均匀因子，然后利用压差信息建立包含局部非均匀因子的分层界面非均匀混合区域流动阻力模型；利用多孔介质传热和干涸信息，考虑分层界面非均匀混合颗粒参数特征，建立适用于轴向分层碎片床包含分层界面非均匀混合区域的传热和热流密度计算数学模型，计算获得轴向分层碎片床传热系数和干涸热流密度，解决目前数理模型无法预测轴向分层碎片床的传热及干涸问题。

主权项：1.一种基于分层界面非均匀混合特征的碎片床流动传热系数及干涸热流密度仿真方法，其特征在于，通过轴向分层碎片床流动传热及干涸实验，采集轴向分层碎片床流动传热及干涸实验过程中的关键压差、传热、干涸信息，通过固化切割分离技术得到大小颗粒分层界面非均匀混合区域不同床层切片高度下颗粒参数特征，利用拍照统计方法统计大小颗粒数量及占比获取局部非均匀因子，然后利用压差信息建立包含局部非均匀因子的分层界面非均匀混合区域流动阻力模型；利用多孔介质传热和干涸信息，考虑分层界面非均匀混合颗粒参数特征，建立适用于轴向分层碎片床包含分层界面非均匀混合区域的传热和热流密度计算数学模型，计算获得轴向分层碎片床传热系数和干涸热流密度，具体包括：步骤1、搭建自发热碎片床传热干涸特征综合实验系统，轴向分层碎片床流动传热及干涸实验，获取分层碎片床实验过程中的各位置压差信息P、颗粒中r1位置对应热电偶温度T1、r2位置对应热电偶温度T2、颗粒中对应温度T3以及干涸热流密度；步骤2、碎片床固化与分离获取区域非均匀性：实验结束后将液相介质排干，利用感应加热设备控制碎片床容纳容器内不锈钢实验球体恒温加热100℃，在碎片床顶部填充蜡液，蜡液填充充分后停止加热，使蜡液凝固将整体碎片床固定后，拆卸移出容器内被固定的不锈钢实验球体段，将碎片床分层界面非均匀混合区域切除保留，测出混合区域高度Lmix，将分层界面非均匀混合区域横剖及纵剖切割，采用拍照统计图像处理法获取不同分层界面非均匀混合区域大小颗粒数量，计算等效直径特征、孔隙率特征；步骤3、根据等效直径特征、孔隙率特征，计算整体颗粒平均直径和孔隙率，计算非均匀因子，具体包括：3.1采用高温烘箱熔化和或高于蜡熔点的高温水分离混合颗粒上的固体蜡柱后，对不锈钢实验球体进行烘干获取不同颗粒占比和总质量；3.2根据占比和总质量计算分层界面非均匀混合区域平均孔隙率和等效颗粒直径，具体为：混合区域高度Lmix参数采用直接测量法，通过计算得到非均匀混合区域的孔隙率和非均匀混合区域的等效颗粒直径其中：ws为小颗粒质量占比，ds为小颗粒直径单位为m，wl为大颗粒质量占比，dl大颗粒直径单位为m，mmix为混合区域的颗粒总质量单位为kg，ρs为混合区域的颗粒密度单位为kgm3，D为容纳容器直径单位为m，Lmix为混合区域的长度单位为m；3.3计算得到不同区域段颗粒直径非均匀因子和不同区域段孔隙率非均匀因子步骤4、建立包含非均匀因子的适用于分层界面非均匀混合区域的多孔介质压降模型，包括：液相模型气相模型其中：ρl为液相介质密度单位为kgm3；ρv为气相介质密度单位为kgm3；g为重力加速度单位为ms2；L为压差测点距离单位为m；deff为混合区域等效颗粒直径单位为m；εeff为混合区域的孔隙率；μl为液相介质动力粘度单位为N·sm2；μv为气相介质动力粘度单位为N·sm2；Krl和Krv分别为液相及气相渗透率；ηrl和ηrv分别为液相及气相通过性；vl和νν为液相及气相的表观速度单位为ms；Lmix为混合区域长度单位为m；dl大颗粒直径单位为m；εl为混合区域的孔隙率；Li为每段切割高度；步骤5、计算分层非均匀混合区域传热系数：测得分层界面分均匀混合区域两根热电偶温度T1和T2，根据热电偶设置的半径位置r1和r2，获得局部的球体热流量，其中：q为单个球体产生的热流量单位为W，λ为不锈钢球体导热系数单位为Wm·K，T1为位置处于半径r1处热电偶的测量温度单位为℃，T2为位置处于半径r1处热电偶的测量温度单位为℃，获取碎片床局部传热系数，需要获得球体表面温度，根据球体内部热电偶设置，球体表面温度，其中：Ts为球体表面温度单位为℃，T为不锈钢球体半径单位为m，从而获得碎片床非均匀混合区域局部传热系数和努赛尔数利用非均匀混合区域颗粒性质，计算得到分层界面混合区域传热表达式Nu＝a+bRecPrd，其中：Nu为努赛尔数，Pr为普朗特数，Re为局部非均匀因子建立的水力直径雷诺数其中：ρl为液相介质密度单位为kgm3，v为表观平均速度单位为ms，deff为混合区域等效颗粒直径单位为m，μl为液相介质动力粘度单位为N·sm2，φid为不同区域段颗粒直径非均匀因子，φiε为不同区域段孔隙率非均匀因子；步骤6、计算考虑界面非均匀混合区域性质的干涸热流密度：利用非均匀混合区域颗粒性质，建立预测包含分层界面混合区域性质的干涸热流密度模型：其中：J为Leverret函数，θ为浸润角，s为液体饱和度，q为干涸热流密度单位为kWm2，μl为液相介质动力粘度单位为N·sm2，μv为气相介质动力粘度单位为N·sm2，d为不同床层颗粒直径单位为m，ε为不同床层孔隙率；步骤7、对上述包含分层界面非均匀混合区域的干涸热流密度模型进行计算，获得分层碎片床干涸热流密度数值及干涸发生的位置信息，作为反应堆发生堆芯熔毁事故时形成的轴向分层碎片床干涸热流密度极限提供参考。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 上海交通大学 基于分层界面非均匀混合的碎片床传热干涸实验评估方法

免责声明
1、本报告根据公开、合法渠道获得相关数据和信息，力求客观、公正，但并不保证数据的最终完整性和准确性。
2、报告中的分析和结论仅反映本公司于发布本报告当日的职业理解，仅供参考使用，不能作为本公司承担任何法律责任的依据或者凭证。

阅读全文 双屏查看 官方信息 专利公告 收藏专利 下载PDF 下载WORD