一种钢制安全壳微小通道气溶胶沉积效率计算方法技术

本发明专利技术公开了一种钢制安全壳微小通道气溶胶沉积效率计算方法，包括步骤1：判断能否获取钢制安全壳微小通道的几何参量，即获取微小通道的截面面积，几何形状，通道几何尺寸等相关参量；步骤2：如果能够获取，则通过控制方程及流动方程计算微小通道内气溶胶沉积效率；步骤3：如果不能获取，则通过安全壳泄漏率计算微小通道内气溶胶沉积效率；步骤4：确定最终钢制安全壳微小通道气溶胶沉积效率。安全壳微小通道气溶胶沉积效率。安全壳微小通道气溶胶沉积效率。

【技术实现步骤摘要】
一种钢制安全壳微小通道气溶胶沉积效率计算方法


[0001]本专利技术涉及气溶胶计算领域，特别涉及一种钢制安全壳微小通道气溶胶沉积效率计算方法。

技术介绍

[0002]核电厂安全壳作为隔离安全壳大气与外界环境的边界，是防止裂变产物向环境释放的最后一道安全屏障。钢制安全壳表面结构复杂，闸门、阀门、贯穿件、连接件等部件数目众多，在复杂恶劣的工况条件下，安全壳密封性的完整性容易遭到破坏，导致壳内的放射性气溶胶泄漏到外界大气中去，造成放射性污染。
[0003]安全壳表面部件由于工作时间长、工作环境严苛、装配工艺等问题容易开裂形成微小通道，气溶胶在微小通道内的沉积直接关系放射性物质在外界环境中的扩散。现有的研究未考虑微小通道对气溶胶沉积的影响造成源项评估的不准确，因此有必要对安全壳由于裂缝形成的微小通道气溶胶沉积效率进行研究。
[0004]本专利技术基于钢制安全壳微小通道几何参量，考虑气溶胶多种沉积机制，提出了一种基于几何参量的钢制安全壳微小通道气溶胶沉积效率的计算方法。

技术实现思路

[0005]为了克服现有技术中的不足，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种钢制安全壳微小通道气溶胶沉积效率计算方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：判断能否获取钢制安全壳微小通道的几何参量，即获取微小通道的截面面积，几何形状，通道几何尺寸等相关参量；步骤2：如果能够获取，则通过控制方程及流动方程计算微小通道内气溶胶沉积效率；步骤3：如果不能获取，则通过安全壳泄漏率计算微小通道内气溶胶沉积效率；步骤4：确定最终钢制安全壳微小通道气溶胶沉积效率。2.根据权利要求1所述的一种钢制安全壳微小通道气溶胶沉积效率计算方法，其特征在于，步骤2具体包括以下步骤：步骤2.1：根据等截面微小通道流体的流动控制方程得到流体流速v与摩擦系数f的关系；步骤2.2：根据微小通道截面几何形状选择摩擦系数；步骤2.3：将步骤2.2选择的摩擦系数代入步骤2.1，计算流体流速；步骤2.4：计算微小通道质量流量；步骤2.5：根据微小通道不同截面几何形状计算重力沉积效率；步骤2.6：计算布朗扩散沉积、湍流沉积、热泳沉积和扩散迁移沉积效率。3.根据权利要求2所述的一种钢制安全壳微小通道气溶胶沉积效率计算方法，其特征在于，步骤2.1所述的等截面微小通道气体的流动控制方程由控制方程推导得到，具体过程如下：假设等温气体流动，微小通道宽度恒定且远小于通道长度和高度，则流体在流道中是充分发展，不需要考虑末端效应，控制方程如下：式中，Ma为流体的马赫数，A为微小通道截面积，W为微小通道宽度，v为流体的速度，c为当地声速；基于控制方程，假设微小通道为等截面流动dA＝0，则等截面微小通道流体的流动控制方程如下：式中，L为微小通道长度。4.根据权利要求3所述的一种钢制安全壳微小通道气溶胶沉积效率计算方法，其特征在于，步骤2.2，如果微小通道当量直径为毫米量级及以上，则摩擦系数公式如下：式中，f为摩擦系数，Re为雷诺数，ρ为流体的密度，d
p
为微小通道的等效直径，μ为流体的动力粘度；如果微小通道当量直径为毫米量级以下，则摩擦系数计算公式如下：
5.根据权利要求4所述的一种钢制安全壳微小通道气溶胶沉积效率计算方法，其特征在于，步骤2.4，假设微小通道进口损失为半个动压头，计算得到微小通道质量流量，计算公式如下：式中，Q
m
为微小通道质量流量，P2为微小通道下游压力；假设各个沉积机制相互独立，则总沉积效率为各个机制沉积效率之积。6.根据权利要求5所述的一种钢制安全壳微小通道气溶胶沉积效率计算方法，其特征在于，步骤2.5，微小通道内流型为湍流，由于不同截面几何形状会导致重力沉积速度投影面的不同，所以首先计算重力沉积效率：v
d(sed)
＝τg sinθ圆形及其他截面：矩形：矩形：7.根据权利要求6所述的一种钢制安全壳微小通道气溶胶沉积效率计算方法，其特征在于，步骤2.6，分别计算布朗扩散沉积、湍流沉积、热泳沉积和扩散迁移沉积效率：(1)布朗扩散沉积效率：η
布朗扩散
‑
湍流
＝e
(
‑
ξsh)ξsh)
式中，sh为舍伍德数，Sc为施密特数，D为粒子扩散系数；(2)湍流沉积效率：沉积效率：V+＝6
×
10
‑4τ
2+
+2
×
10
‑8Re
f
式中，Vt为湍流惯性沉积速度，V+为无量纲沉积速度，τ+为无量纲粒子弛豫时间，Stk为与管道直径和管道内部气流速度相关的斯托克斯常数；(3)热泳沉积效率：(3)热泳沉积效率：式中，C
s
＝1.13，C
t
＝2.63，C
m
＝1.14，Kn为粒子克努森数：两倍的气体分子平均自由程除以粒子直径d
pa
，C(kn)为滑流修正系数；(4)扩散迁移沉积效率(4)扩散迁移沉积效率式中，m1为扩散物质的分子量，m2为静止物质的分子量，γ1为扩散物质的物质的量，γ2为静止物质的物质的量，为扩散物质的物质的量梯度。8.根据权利要求1所述的一种钢制安全壳微小通道气溶胶沉积效率计算方法，其特征在于，步骤3具体包括以下步骤：步骤3.1：根据安全壳内压力选择不同泄漏率计算得到泄漏流量Q1；步骤3.2：根据安全壳内压力与外界环境压力判断微小通道内流动是否临界，并计算：漏流量Q2；步骤3.3：根据Q1＝Q2，计算安全壳总泄漏通道等效几何面积A；
步骤3.4：根据安全壳部件开裂形成的裂缝几何形状不同，将总泄漏通道几何面积分为不同截面形状的面积之和；步骤3.5：根据微小通道内处于湍流流动状态，沉积机制为重力沉积、布朗扩散沉积、湍流沉积、热泳沉积和扩散迁移沉积，计算微小通道气溶胶总沉积效率。9.根据权利要求8所述的一种钢制安全壳微小通道气溶胶沉积效率计算方法，其特征在于，步骤3.1，首先判断核电厂安全壳内压...

【专利技术属性】
技术研发人员：佟立丽，吕强，曹学武，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：