检索结果-南通市图书馆

作者：李美丛华北电力大学(北京)

学位级别：硕士

目前,辐射探测技术在很多领域都有广泛的应用,随着科学技术的发展,人们对探测性能的要求也越来越高。碘化亚铜(CuI)被认为是已知的时间响应最快的无机闪烁体材料之一,有望在未来的γ和X射线探测和成像领域中发挥重大作用。目前,CuI闪烁... 详细信息

目前,辐射探测技术在很多领域都有广泛的应用,随着科学技术的发展,人们对探测性能的要求也越来越高。碘化亚铜(CuI)被认为是已知的时间响应最快的无机闪烁体材料之一,有望在未来的γ和X射线探测和成像领域中发挥重大作用。目前,CuI闪烁体面临快成分发光强度弱和空间分辨能力有待提高等问题。因此,开展对CuI闪烁体的研究很有必要。我们通过改变γ-CuI材料组分以及微观结构来改变其电子结构以及光学性质,从而调控γ-CuI闪烁探测性能。在本文中,我们基于密度泛函理论的方法研究了 S、Se、Te、Cl、B、Zn不同浓度单掺杂,Cl、Zn不同比例共掺杂以及不同应力下γ-CuI闪烁体的电子结构以及光学性质,结果表明,除B元素掺杂的γ-CuI,Se、Te、Cl、B、Zn元素掺杂可以减少带隙,提高光子产额,改变光学性质,从而提高γ-CuI闪烁体的探测性能;Cl、Zn不同比例共同掺杂都会使γ-CuI带隙减少,并且Cl元素的掺入会减少由Zn掺杂引起的红移,当掺杂浓度CCl≥CZn时,光吸收系数以及反射系数都比本征γ-CuI小;当压应力从小到大(0.9-0.98)变化时,能带以及光学性质变化有波动;拉应力从小到大变化(1.02-1.1)时,带隙和光学性质变化有规律的,带隙随着拉应力变大而减少的,而光学性质随着拉应力变大而变弱,但是不管是电子结构变化还是光学性质变化都很小,也就是说,应力变化对γ-CuI闪烁体的电子结构以及光学性质影响很小,当外界环境发生应力变化,只要不是太大的变化,对于γ-CuI闪烁体探测器的探测性能影响是比较小的。通过本论文可以得知元素掺杂是一种提高γ-CuI闪烁体探测性能的良好方法,应力变化对其影响较小。相关研究结果能够为将来发展具有高探测性能的CuI闪烁体探测器提供有益的参考。

关键词： γ-CuI 元素掺杂应力变化第一性原理计算电子结构光学性质

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位置灵敏型快中子闪烁体探测器

位置灵敏型快中子闪烁体探测器

作者：谷颖华北电力大学(北京)

学位级别：硕士

轴向位置的精确测量是快中子探测领域的挑战和难题,其对高分辨率的快中子成像具有重要意义。改进位置和时间响应能使快中子成像获得更好的成像分辨率和对比度,提升时间分辨的困难主要来自相互作用深度（Depth of Interaction,DOI）的不... 详细信息

轴向位置的精确测量是快中子探测领域的挑战和难题,其对高分辨率的快中子成像具有重要意义。改进位置和时间响应能使快中子成像获得更好的成像分辨率和对比度,提升时间分辨的困难主要来自相互作用深度（Depth of Interaction,DOI）的不确定性。针对位置改进的问题,本文设计了一种基于有机闪烁体阵列的双端读出型快中子探测器,并提出了一种用来校准DOI的方法。这种校准方法是基于快中子探测器双端读出的数据来进行系列计算和拟合,最终得到轴向位置校准曲线。提出的校准方法解决了快中子探测中轴向位置分辨率低的问题,提高了快中子探测器的空间位置分辨率。本文提出的有机闪烁体阵列双端读出型快中子探测器,大致由以下四部分组成:有机闪烁体阵列、耦合层、光导和光电转换器件。N×N的闪烁体构成了闪烁体阵列,每根闪烁体条除两个端面外,四个侧面都包裹反射材料用于光学隔离。耦合层的材料为硅脂,添加耦合层是为了提高光收集的效率并将闪烁体阵列与光导,光导与光电转换器紧密的连接在一起。有机闪烁体阵列与光电转换器件之间添加光导是为了实现快中子探测器更优的位置分辨。本文使用基于蒙特卡罗方法的Geant4模拟程序,模拟14 MeV的快中子入射EJ200塑料闪烁体条,产生荧光光子,荧光光子经反射膜反射到光电转换器件硅光电倍增管（Silicon Photo Multiplier,SiPM）上,经SiPM探测、记录后被杀死。根据校准DOI的方法计算轴向位置校准曲线,这种校准方法根据闪烁体两端的光电转换器件读出的数据,进行对比度计算和高斯拟合计算,最终通过多项式拟合得到轴向位置校准曲线。模拟结果表明,EJ200塑料闪烁体条涂敷ESR反射膜、铝箔、二氧化钛和无反射膜四种情况下,计算对比度范围分别为:0.42-0.57,0.16-0.91,0.32-0.68,0.26-0.76。EJ200塑料闪烁体涂敷二氧化钛时,选择18 mm、95 mm处照射点对闪烁体条进行快中子准直照射,计算校准位置及其不确定度分别为19.72±5.07 mm、95.49±6.43 mm。这种双端读出型快中子探测器和对应的校准DOI的方法,在快中子探测中取得了良好的定位效果,定位到精准的轴向位置,为进一步的研究提供了依据,本模拟可为实验作参考。

关键词：位置灵敏快中子探测器相互作用深度双端读出硅光电倍增管

带有支撑板的蒸汽发生器传热管热流固耦合分析

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带有支撑板的蒸汽发生器传热管热流固耦合分析

作者：阮辰鹤华北电力大学(北京)

学位级别：硕士

在压水堆核电站中,蒸汽发生器的传热管道既是一回路的压力边界,又是将核岛与常规岛连通到一起的重要设备,冷却剂通过与传热管的热流固耦合作用,完成了一次侧流体到二次侧的热量传递。同时由于蒸汽发生器阻断了一次侧与二次侧的直接对流... 详细信息

在压水堆核电站中,蒸汽发生器的传热管道既是一回路的压力边界,又是将核岛与常规岛连通到一起的重要设备,冷却剂通过与传热管的热流固耦合作用,完成了一次侧流体到二次侧的热量传递。同时由于蒸汽发生器阻断了一次侧与二次侧的直接对流,与其他一回路压力边界一同构成了反应堆屏蔽系统中防止堆芯内的放射性物质外泄到环境外的第二道防护屏障。但是当前国内外大多还在采用一维数值模型对蒸汽发生器进行研究,并不能直观地反映和准确预测蒸汽发生器在三维空间里的热工水力特性。本文将基于CFD方法对蒸汽发生器直管段进行局部热工水力分析,并与带有支撑板数值模型的计算结果进行对比。本文以大亚湾900MW核电厂蒸汽发生器为原型,在相似性原理指导下,建立与实际尺寸相符的一回路、二回路、传热管和支撑板等数学物理模型,基于计算流体力学模拟软件CFX,实现对一、二次侧三维流动与耦合传热过程的数值模拟。其中二次侧采用的是两流体欧拉数学模型,考虑了汽相和液相之间的能量和质量转换,避免了多孔介质模型中采用单一内热源作为热边界条件,而忽视了二次侧汽液转换及传热管热流传递的作用。通过此数值模拟揭示了大亚湾核电站稳态运行工况下的蒸汽含汽率、传热管内外壁温和表面传热系数,一、二次侧压力等关键参数的分布规律。计算结果表明:由于支撑板处流通截面的缩减,致使二次侧流体在支撑板缝隙处的流速急剧升高,之后又快速降低形成回流,杂质由于回流和支撑板的阻隔作用,发生沉积堵塞的可能性大大增加;一、二次侧流体的压力均沿传热管轴向方向不断减小,在流经支撑板时出现压差突变,突变幅值的大小随二次侧流体阻力损失的大小变化而变化;传热管壁面温度在支撑板附近区域呈周期性变化规律,增加了传热管发生疲劳损伤和应力腐蚀的概率:采用热相变沸腾模型,能够较为准确有效地预测二次侧沸腾起始点的位置和出口蒸汽含汽率。

关键词：蒸汽发生器支撑板热流固耦合 CFD数值计算

仿生改性碳纳米纤维/聚氨酯复合材料及其抗冲击性能的研究

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仿生改性碳纳米纤维/聚氨酯复合材料及其抗冲击性能的研究

作者：高俊湘潭大学

学位级别：硕士

聚氨酯弹性体(PUE)是一种介于塑料与橡胶的聚合物材料，因质地轻且具有良好的机械性能而被广泛应用于军事防护结构之中。但PUE属于低导热聚合物,其在高速冲击下因分子摩擦造成热应力软化、断裂甚至穿孔等失效行为。受到节肢动物外骨骼... 详细信息

聚氨酯弹性体(PUE)是一种介于塑料与橡胶的聚合物材料，因质地轻且具有良好的机械性能而被广泛应用于军事防护结构之中。但PUE属于低导热聚合物,其在高速冲击下因分子摩擦造成热应力软化、断裂甚至穿孔等失效行为。受到节肢动物外骨骼结构和贻贝化学的启发，外骨骼结构具有优良的抗冲击性能，而贻贝化学具有改善多相之间界面和降低界面热阻的作用，二者对聚合物基复合材料的机械性能和热性能有着促进作用。因此，本文利用碳纳米纤维(CNFs)和酚-胺化学仿生设计节肢动物外骨骼结构，制备出PUE基复合防护材料，对其进行了准静态压缩、分离式霍普金森压杆(SHPB)、热机械性能分析(DMA)、热性能测试等实验来研究复合材料的机械性能和热性能，探究防护材料在高速冲击下的增强机制，本文的主要研究工作和结论如下:　　(1)利用邻苯二酚(CC)和聚乙烯亚胺(PEI)来仿生制备贻贝粘附蛋白，利用CNFs和CC-PEI交联网络仿生设计节肢动物外骨骼结构来增强PUE复合材料(CPC/PUE)。实验结果证明:CC-PEI的沉积层可以改善CNFs在PUE基质中的分散能力，加强填料与基质之间的界面相互作用。此外，酚-胺沉积层的反应浓度和填料的质量分数是影响PUE复合材料的重要因素，与纯PUE相比，CPC/PUE-V的压缩模量提高了99.25％,压缩回弹率高达94.70％;动态最大强度和能量吸收分别提高了74.08％和102.92％;这些性能的提升主要是由于复合材料的增强纤维在PUE中的分散性得到改善，界面作用得到加强，构建了良好的应力和热量传递网络。　　(2)根据前文实验结果和调研发现，CPC/PUE-V热传导性能提升不大，主要原因是基质中的高导热率的填料占比较少，不利于复合材料抗冲击性能的整体提升。因此我们设计了CNFs的界面调控实验，以CC-PEI为过渡层，利用具有极性的芳纶纳米纤维(ANFs)对CNFs进行二次改性，当复合填料的占比提升至1.5wt.％,二元改性PUE复合材料的机械性能和热性能都得到进一步地提升。微观形貌观察和损伤分析表明了填料与PUE基体具有良好的界面相容性，填料含量占比的提高，增强了复合材料的热性能，此外强劲的酚-胺网络结构和高强度纳米纤维提供机械强度并能抑制裂纹扩展，从而增强防护材料的抗冲性。

关键词：聚氨酯弹性体复合材料抗冲击防护材料碳纳米纤维贻贝化学

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基于碲锌镉的阵列探测器关键技术研究

基于碲锌镉的阵列探测器关键技术研究

作者：颜俊尧华北电力大学(北京)

学位级别：硕士

随着我国空间技术的发展,越来越多的飞行器发射进入宇宙空间,宇航员辐射安全保障、在轨设备可靠性的要求,使得空间辐射环境的探索变得至关重要,卫星搭载的空间环境辐射场探测器载荷也朝着小型化多功能方向发展。本文主要内容是研究碲锌... 详细信息

随着我国空间技术的发展,越来越多的飞行器发射进入宇宙空间,宇航员辐射安全保障、在轨设备可靠性的要求,使得空间辐射环境的探索变得至关重要,卫星搭载的空间环境辐射场探测器载荷也朝着小型化多功能方向发展。本文主要内容是研究碲锌镉(CdZnTe,CZT)探测器应用于空间辐射环境中高能粒子探测的可行性分析,基于大面积碲锌镉晶体,设计基于化合物半导体高吸收系数的高粒度量能器,模拟高能粒子在碲锌镉晶体中的吸收情况,最后制作并测试了 2×2小型CZT阵列探测器对Am241y射线的能量响应。文章由五部分组成,第一部分介绍探索空间辐射环境的重要意义及国内外碲锌镉晶体应用发展的状况。第二部分主要包括半导体探测器的基本原理,以及CZT探测器工作方式,使用Au作为CZT探测器电极,根据量能器结构要求,选择金属—半导体—金属(MSM)结构研制探测器。第三部分基于Geant4软件计算模拟三种常见的半导体探测器对伽马射线及质子的吸收效率,进一步模拟100nm金层电极对于Am241放射线吸收影响情况。利用空间质子辐射分布模型AP-8和CRRESPRO调研质子能量分布,模拟不同厚度组合的CZT-Tungsten取样式量能器对高能质子的吸收率,给出最佳组合方案。第四部分基于MSM结构探测器探头,设计了由四块CZT探测器组成的单层高粒度量能器,及其引脚插接的封装方式,为后续不同电子学的接口提供便利。通过探测器伏安特性曲线测试,计算所用CZT晶体的体电阻率大小。第五部分介绍能谱采集系统,能谱测试流程,及所用电子学性能参数,通过在真空环境与非真空环境下采集能谱,对比CZT探测器在两种环境下能谱采集的差别,进一步进行了单层高粒度量能器的能谱采集实验。从模拟结果分析,CZT探测器有着高的伽马射线和质子的吸收效率,选用钨金属作为吸收层,12.6厘米厚的量能器结构能有效吸收400MeV的高能质子,金层电极对于Am241α粒子的能量展宽为0.748%,γ为0.05%。从实验结果分析,CZT的Au电极欧姆接触良好,四个位置的CZT晶体能量分辨率达到了预计设计要求,对于Am241伽马成分的能量分辨率达到6.7%,分辨率上的差异是晶体生产批次导致。

关键词：碲锌镉半导体探测器空间辐射量能器能谱采集

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低维材料增韧碳化硅陶瓷的制备和性能研究

低维材料增韧碳化硅陶瓷的制备和性能研究

作者：蒋梦婷湘潭大学

学位级别：硕士

航空航天、新能源等科技领域的迅猛发展,使得对应用于极端条件下(高温或酸碱腐蚀)的结构材料的需求日益增强。碳化硅(SiC)因具有高硬度、耐磨损、耐高温、低密度等优异的物理力学性能,成为一种理想的结构材料,被广泛应用于航空航天、国... 详细信息

航空航天、新能源等科技领域的迅猛发展,使得对应用于极端条件下(高温或酸碱腐蚀)的结构材料的需求日益增强。碳化硅(SiC)因具有高硬度、耐磨损、耐高温、低密度等优异的物理力学性能,成为一种理想的结构材料,被广泛应用于航空航天、国防军工等领域。然而,SiC的室温抗弯强度和断裂韧性差,这极大地限制了其在各领域的发展和应用。为了提高SiC陶瓷的断裂韧性,常引入第二相粒子,主要包括颗粒、晶须或纤维增韧等。本文采用复合增韧的方法,选用二维材料(GNPs、TiC)和碳纳米管(CNTs)为原料,以硅烷偶联剂KH560和聚多巴胺(PDA)为改性剂,分别制备PDA-CNTs@f-TiC和PDA-CNTs@f-GNPs,并以其为强韧化填料制备SiC基复合材料,改善SiC的抗弯强度和断裂韧性,研究结果如下:(1)PDA-CNTs@f-TiC的制备与表征。分别采用聚多巴胺(PDA)和硅烷偶联剂KH560对CNTs、TiC进行化学改性,然后将处理过的CNTs与TiC键和得到PDA-CNTs@f-TiC复合材料。结果表明,PDA成功地对CNTs进行包覆改性,并与修饰后的TiC颗粒结合。通过沉降实验,发现该复合材料在水溶剂中具有更好的分散稳定性。(2)以PDA-CNTs@f-TiC为强韧化填料,制备SiC基复合材料,并采用扫描电镜、EDS、万能试验机等手段对其形貌结构、元素组成和力学性能等进行分析。结果表明,与纯SiC基体相比,添加3 wt.%强韧化填料的SiC基复合材料的硬度提高了6.8%。此外,通过三点弯曲强度和单边切口梁实验可知,当强韧化填料的含量为3 wt.%时,SiC基复合材料的抗弯强度提高了89%(从228.99 MPa到433.55 MPa);断裂韧性提高了62%(从3.97 MPa·m到6.44 MPa·m)。(3)将PDA改性的CNTs与硅烷偶联剂KH560修饰的GNPs结合在一起,形成一种新型PDA-CNTs@f-GNPs强韧化填料,将其加入纯SiC粉中制备复合材料。结果表明,当强韧化填料的含量从0 wt.%增加到5 wt.%时,复合材料的密度、硬度逐渐降低,其中硬度降低了8.5 wt.%。此外,通过三点抗弯强度和单边切口梁实验可知,随着强韧化填料含量的增加,SiC基复合材料的抗弯强度和断裂韧性均先增加后降低。当强韧化填料的含量为3 wt.%时,SiC基复合材料的抗弯强度和断裂韧性最大,分别为370 Mpa和5.78 MPa·m。

关键词： SiC PDA-CNTs@f-Ti3C2 PDA-CNTs@f-GNPs 抗弯强度断裂韧性

地震载荷下AP1000反应堆压力容器裂纹扩展分析

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地震载荷下AP1000反应堆压力容器裂纹扩展分析

作者：张沛健华北电力大学(北京)

学位级别：硕士

反应堆压力容器在服役期间会承受高温和高压等多种载荷的作用,因此不可避免的会产生损伤和各种缺陷,有缺陷的部位就会产生裂纹。而地震是自然界中非常严重的一种灾害,也是核事故中的不可抗因素,地震载荷会加剧压力容器缺陷部位的裂纹扩... 详细信息

反应堆压力容器在服役期间会承受高温和高压等多种载荷的作用,因此不可避免的会产生损伤和各种缺陷,有缺陷的部位就会产生裂纹。而地震是自然界中非常严重的一种灾害,也是核事故中的不可抗因素,地震载荷会加剧压力容器缺陷部位的裂纹扩展,因此研究反应堆压力容器在地震载荷下的响应,对其进行三维裂纹扩展计算很有必要,这在实际的工程应用中也有着重要的研究价值。文章主要采用有限元软件进行数值模拟,也与理论计算进行了对比,对含内裂纹的反应堆压力容器在地震载荷下的三维裂纹扩展进行了分析,与简化的二维模型相比,利用三维模型更能表明沿裂纹前缘的应力强度因子的变化规律。对地震载荷下含内裂纹的反应堆压力容器主要的研究内容和研究结果如下:(1)建立AP1000压力容器的有限元模型,采用施加静水压力的方法对设计工况下的压力容器进行地震载荷下的应力分析,结果显示压力容器的应力集中区域为进口接管与筒体的交点区域,并且该应力集中节点的峰值应力大于材料屈服强度,压力容器进入屈服阶段,易产生裂纹。(2)建立含进口接管处角裂纹的压力容器有限元子模型,利用FRANC3D计算求解沿裂纹前缘的应力强度因子的变化规律,且将结果与ASME规范中推荐的权函数法计算出的结果对比。结果表明,不同内压下的进口接管裂纹处的应力强度因子均小于材料的断裂韧性,当内压较小时,有限元法计算得到的KI均值与权函数法得到的KI值相差不大;当内压较大时,由权函数法计算出的KI值接近有限元法计算得到的最大值。(3)对三种不一样的原始进口接管裂纹进行裂纹扩展计算:①裂纹位于进口接管的纵断面内;②裂纹面与进口接管的纵断面夹角为10°;③裂纹面与进口接管的纵断面夹角为30°。结果表现为:应力强度因子会随着夹角的变化而变化,夹角度数越小,应力强度因子越大;随着裂纹的不断扩展,与进口接管纵断面有夹角的裂纹慢慢趋向于与进口接管纵断面无夹角的裂纹,裂纹按Ⅰ型裂纹扩展。

关键词： AP1000压力容器地震载荷应力强度因子裂纹扩展

AgVO3基复合材料的制备及其光催化性能研究

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AgVO3基复合材料的制备及其光催化性能研究

作者：刘洋彬湘潭大学

学位级别：硕士

因成分复杂、毒性强和难以生物降解等特点，有机污染废水成为水污染防治的重难点。光催化技术因降解彻底、无二次污染且成本低等优势成为备受瞩目的绿色水处理技术。性能优良的光催化剂是光催化技术发展应用的核心。AgVO3半导体材料因... 详细信息

因成分复杂、毒性强和难以生物降解等特点，有机污染废水成为水污染防治的重难点。光催化技术因降解彻底、无二次污染且成本低等优势成为备受瞩目的绿色水处理技术。性能优良的光催化剂是光催化技术发展应用的核心。AgVO3半导体材料因可见光吸收率高、带隙较窄(Eg≈2.0eV)、电学特性优异以及结晶性佳等优势受到科研工作者的青睐，但电子-空穴对复合率高、光腐蚀性强等问题限制了其进一步应用。针对上述问题，本文以AgVO3材料为研究主体，通过晶体结构优选、异质结构界面构建和形貌结构调控等方案设计以提升其光催化性能。主要研究内容分为以下几个部分:　　(1)AgVO3纳米材料的晶体结构调控及光催化性能研究:以硝酸银(AgNO3)和偏钒酸铵(NH4VO3)为原料，通过实验参数调节，成功制备出β、α和α''三种晶型的AgVO3光催化剂,并分别探究其在可见光下对有机染料污水罗丹明B(RhB)和甲基橙(MO)的光催化降解活性。结果表明，亚稳相α''-AgVO3相较于β-AgVO3和α-AgVO3这两种晶型具有更优异的光降解效率和光电特性，其在可见光照射120min后对RhB和MO的降解效率分别为83.87％和37.6％。　　(2)S型TiO2/AgVO3纳米异质结构设计合成及光催化性能研究:采用一步水热法制备了S型TiO2/α''-AgVO3异质结光催化剂并将其应用于RhB的光催化降解。结果表明，得益于0D/1D多级结构和S型异质结界面的成功构建，TiO2/α''-AgVO3具有更大的比表面积、更宽的光吸收范围和高效的光生载流子分离率，在光催化应用中表现出明显优于单一半导体的光降解效率。其中Ti/V摩尔比为4∶1的TiO2/α''-AgVO3异质结(T4A)光催化剂可见光下光催化降解效率最佳，在可见光照120min后可去除94％的RhB。　　(3)S型Ag2S/AgVO3纳米异质结构设计合成及光催化性能研究:采用一步水热法制备了S型Ag2S/α''-AgVO3异质结光催化剂，并将其应用于可见光光催化降解RhB和盐酸四环素(TC-HCl)溶液。结果表明，V/S摩尔比为6∶1的Ag2S/α''-AgVO3异质结(V6S)表现出最高的光催化活性。V6S在可见光照射25min后对RhB的降解效率达99％。此外，其在光照120min后对TC-HCl的降解率约72％。通过分析可知，Ag2S/α''-AgVO3异质结构光催化性能增强主要是其具有高比表面积的0D/1D结构、更高的光吸收率以及优异的S型电荷转移分离界面。　　综上，本文通过系统研究发现亚稳相晶体结构、0D/1D多级结构的高比表面积、高光吸收能力和S型异质结界面电荷转移特性是提升AgVO3光催化性能的关键因素。该工作的开展可为高性能光催化剂的设计提供实验支撑。

关键词：废水处理 AgVO3基复合材料光催化性能晶体结构调控

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气液两相流喷雾沉降呼吸性粉尘的实验研究

气液两相流喷雾沉降呼吸性粉尘的实验研究

作者：张志强湘潭大学

学位级别：硕士

呼吸性粉尘具有粒径小,分散度高,相对比表面积大,吸附能力强等特点,是有毒有害元素的主要载体。长期处于高浓度粉尘环境,人体呼吸系统器官极易受到损伤。工业性粉尘危害人体健康的同时,还会引发燃烧和爆炸,造成严重的人员伤亡。防治呼... 详细信息

呼吸性粉尘具有粒径小,分散度高,相对比表面积大,吸附能力强等特点,是有毒有害元素的主要载体。长期处于高浓度粉尘环境,人体呼吸系统器官极易受到损伤。工业性粉尘危害人体健康的同时,还会引发燃烧和爆炸,造成严重的人员伤亡。防治呼吸性粉尘颗粒物成为环境保护及安全生产工作中的重点。气液两相流喷雾技术是治理呼吸性粉尘的的有效手段,但其除尘效率有待进一步提高,通过优化气液两相流喷雾除尘的工艺参数,在低能耗条件下实现高除尘效率,为气液两相流喷雾技术扩大实践应用提供理论科学指导。本文通过在自行搭建的气·液两相流喷雾除尘实验通道内进行不同喷雾工艺及粉尘工艺参数下的喷雾除尘实验,得到了除尘效率与影响因素的关系,并在此基础上对喷雾沉降雾霾环境中的PM10固体颗粒物作了应用研究。本文首先测定分析了气液两相流喷嘴的雾化特性,研究发现喷嘴供气压为0.3 MPa时,成雾液滴分散度最高,液滴粒径最小,Dv(90)为10.29μm;供气压大于或小于0.3 MPa时,成雾液滴分散度低,液滴粒径Dv(90)分布范围为15～50μm。优化气液两相流喷嘴的成雾液滴粒径为下一步研究喷雾除尘效率与液滴粒径关系提供了理论依据与参考。通过实验研究了气液两相流喷雾的除尘效率与液滴的粒径和喷雾量的关系。液滴粒径为10 μm时,气液两相流喷雾除尘效率最高,达到89.60%;气液两相流喷雾除尘效率随喷雾量的增加先增大后保持不变。系统的喷雾量为168kg/h时,气液两相流喷雾除尘效率达到90%。利用实验研究了呼吸性粉尘的种类和浓度对气液两相流喷雾的除尘效率的影响。呼吸性粉尘浓度为50 mg/m3时,自沉降效率高达87.10%;呼吸性粉尘浓度为18.33 mg/m3时,自沉降效率在9.09%～18.18%之间。除尘效率随着初始呼吸性粉尘浓度的增加而增大,初始呼吸性粉尘浓度为20 mg/m3时,除尘效率最高达到90%。气液两相流喷雾对二氧化硅、石墨和粉煤灰呼吸性粉尘的除尘效率分别为 77.09%、65.88%和 67.67%。针对雾霾环境中的PM10颗粒物,设计气液两相流喷雾系统并进行实验。结果表明密闭环境中PM10颗粒物沉降率最高可达80.0%;PM10沉降效率随雾霾浓度的增加而增大,PM10浓度为485 μg/m3时,沉降效率达到88.2%;气液两相流喷雾系统气压为0.3 MPa,水压为0.2 MPa时,PM10平均沉降效率最大可达71.3%。

关键词：气液两相流喷雾呼吸性粉尘沉降除尘效率降霾

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带绕丝燃料组件流场数值模拟

带绕丝燃料组件流场数值模拟

作者：侯荣彬华北电力大学(北京)

学位级别：硕士

燃料组件作为反应堆的核心部件,其热工水力特性分析对反应堆的安全性和经济性至关重要。带绕丝燃料组件广泛应用于钠冷快堆、铅冷快堆、ADS系统,由于其结构的复杂性给热工水力分析带来一定的困难。本文采用计算流体力学方法对7棒束绕丝... 详细信息

燃料组件作为反应堆的核心部件,其热工水力特性分析对反应堆的安全性和经济性至关重要。带绕丝燃料组件广泛应用于钠冷快堆、铅冷快堆、ADS系统,由于其结构的复杂性给热工水力分析带来一定的困难。本文采用计算流体力学方法对7棒束绕丝组件进行热工水力分析。应用商用网格划分软件ICEM CFD生成整个流体域的结构网格,并利用CFX进行求解。为获得准确可信的计算结果针对模型进行了网格独立性验证获得网格独立解,计算结果与ANL的LES计算结果基本符合。主要研究了组件的压降、横向流、子通道内的流量分配、各子通道内的温度分布及燃料包壳轴向的温度分布。通过调研大量文献发现,几乎所有的计算模型均采用六边形燃料盒,仅存在少数实验模型采用了不规则燃料盒但并未分析采用该模型的流动换热影响及其优缺点。所以和多数研究不同本文通过改变组件燃料盒的形状研究其对组件流动换热的影响。研究结果发现采用新型波浪形燃料盒与采用典型六边形燃料盒在各子通道内的流动形式有本质区别。采用波浪形燃料盒可有效帮助绕丝建立子通道间的横向流、使子通道内的流量和温度分布更均匀及使包壳周向温度分布更均匀。通过本研究可帮助改善外围燃料棒的流动环境进而优化组件的设计。

关键词：绕丝组件速度分布 CFD