聚结板强化油水分离过程的机理研究

为从分散相油滴聚结机理的角度阐明板式聚结器强化油水分离过程的原理并为其设计提供依据,对油滴群在不锈钢斜板表面的聚结过程和油水两相在聚结板组内的分离过程进行了实验,研究分散相油滴在单一聚结板表面和聚结板组内的聚结行为及机理。结果表明：分散相油滴接触聚结板后将在表面形成凹凸不平的油滴层,而非连续流动的油膜;后续油滴通常难以直接融入油滴层,其中大油滴在油滴层表面主要以滚动方式离开聚结板,而小油滴则是通过嵌入凹凸不平的油滴层表面,并经过排挤水膜→聚并增长→形成随机流道→脱离聚结板的时间过程而实现分离。聚结板组对大油滴分离过程并无强化作用,但可有效强化小油滴分离过程。且强化原理主要在于3个方面：缩短油滴浮升至聚结面的时间;在板表面形成凹凸不平的油滴层,为小油滴提供稳定的停留场所以完成聚并过程;为分散相小油滴的聚并提供足够的聚结面积。这一机理较好阐明了小油滴分离实验结果及其分率效率随聚结器结构参数的变化规律,即一定范围内,增加聚结板长度（增加有效聚结面积）或减小板倾角（促进油滴停留与聚并）都将提高分离效率。     

基于华龙一号反应堆堆顶结构通风系统的数值模拟方法及试验验证

一体化堆顶结构对核反应堆中控制棒驱动机构(CRDM)的线圈组件通风冷却有重要作用。本文对华龙一号反应堆的一体化堆顶通风结构建立三维模型,运用ANSYS CFX模拟研究了在不同通风量下通风结构—CRDM线圈组件之间的气流速度和压降分布情况。为了验证数值模拟方法的正确性,建立1:1通风结构试验装置,在7×10~4、8×10~4、9×10~4和10×10~4m~3/h风量下进行冷态试验研究,试验结果与模拟结果吻合良好,验证了该模拟方法的正确性。考虑流体的对流传热,在控制棒驱动机构有热源的情况下模拟一体化堆顶结构的通风冷却性能。结果表明,一体化堆顶结构能很好地满足反应堆堆顶通风冷却的要求。     

微液滴制备及其在静止流体中的浮升过程

采用自制微流控共轴流装置制备出粒径dp=100~600 mm且球形度良好的单一粒径微液滴,对大豆油及甲苯两种微液滴在静止流体中的浮升过程和速度进行了研究. 结果表明,生成液滴的粒径dp主要由微通道锥口直径Dt (40~450 mm)确定;既定锥口直径下,液滴粒径随连续相流量Qc增大稳定减小,而增加分散相流量只改变液滴产生频率(生成颗粒群),对粒径影响微弱,建立了dp与Qc的关联式,关联度大于0.99. 由于表面张力作用导致微液滴具有弹性球行为,微液滴的液滴阻力系数CD与雷诺数Re的关系与刚性颗粒一致;因尾流效应颗粒群中各颗粒在交替追赶中前行,导致颗粒群浮升速度高于单颗粒,颗粒群比单颗粒浮升速度高约30%.     

叶片式入口分离器气液流动及分离性能数值模拟

叶片式分离器是一种较新颖的气液两相流设备的入口分离及布气装置。为了给设计提供指导,本文采用离散相模型对其中的气液两相流动过程进行模拟,并通过分离效率测试对计算模型进行了验证;在此基础上研究了气速、液滴粒径、叶片倾角及流道入口宽度对分离性能的影响。结果表明:叶片式分离器具有良好的气液分离性能,对于粒径大于50μm的液滴分离效率能够达到85%以上,增大气速和液滴粒径有利于提高叶片式入口装置的分离效率;综合考虑分离效率和压降,叶片倾角宜设置为5～8°;在现有流道宽度设计建议的范围内,减小流道宽度可显著提高小液滴分离效率,但阻力也将增加。     

新型反应堆下腔室结构设计研究

在三代压水型反应堆华龙一号设计中，为了控制堆芯入口反应堆冷却剂流场的流速，在压力容器下封头设置堆芯流量分配结构，对下腔室的冷却剂进行流量分配。本文基于华龙一号反应堆下腔室流量分配结构，提出了一种新型的流量分配结构，对新型结构进行建模并利用CFX方法开展了计算分析，通过与华龙一号现有结构的对比，分析认为新型流量分配结构可对进入下腔室的反应堆冷却剂进行充分搅混和流量分配，获得较均匀的堆芯入口流量分配效果，满足压水型反应堆堆芯入口流量分配设计准则，具有工程应用价值。     

“一步法”微流控制备大直径复合乳粒中几何尺寸调控规律研究

复合乳粒几何尺寸的精密调控对于实现特定规格参数要求的聚合物空心微球的可控制备具有重要意义。基于“一步法”微流控装置,通过大量的实验获得了以油相与内水相流量比R和连续相毛细管数Ca为变量的复合乳粒构建操作区域图,并在能稳定形成复合乳粒区域范围内探讨了Ca、R以及管道尺寸对大直径复合乳粒几何尺寸的影响规律。实验结果表明：随着连续相毛细管数增大,复合乳粒几何尺寸(内径、外径和壁厚)均减小;随着油相与内水相流量比增大,复合乳粒内径减小,壁厚增大,而外径则呈现先减小后增大的趋势。此外,复合乳粒几何尺寸随管道直径增大而增大,且存在极限尺寸。实验结果可为单分散大直径复合乳粒的定量可控制备提供实验设计依据。     

蒸汽夹带液滴净化过程的设备选型研究

针对蒸发处理核电废水工艺中的雾沫夹带问题,分析提出了选用筛板塔作为洗涤净化设备,利用蒸汽冷凝液部分回流在塔板上与蒸汽逆流接触,降低蒸汽再次夹带液滴的盐分浓度,从而使蒸馏液中含盐量大大减少。并模拟核电站硼回收系统蒸发单元进行中试试验,结果表明筛板塔作为蒸发净化设备,可有效提高蒸发单元的净化效率。     

基于XGBoost的高中子注量率区域堆内构件螺栓可靠性评估方法

堆内构件螺栓长期处于高温高压以及高辐射环境,连接围板与成形板的螺栓存在辐照促应力腐蚀开裂（IASCC）现象。为提前预测螺栓在应力腐蚀环境下的剩余寿命,减少核电厂的备件库存,本文采用 XGBoost预测堆内构件螺栓在高辐照环境下的剩余寿命。首先,对压水堆高中子注量率区域的全周期剩余寿命演化数据进行分析处理,获得相关性模型;然后,提出基于数据驱动的XGBoost预测螺栓剩余寿命,该方法具有较强的泛化性与较高的准确率,可以很好地评估高中子注量率区域螺栓的可靠性;最后,以35000个样本作为训练集、15000个样本作为测试集,与国际原子能机构（IAEA）经验公式计算值比较,结果表明,XGBoost 预测准确率高达99.93%,优于多元线性回归方法和AdaBoost（使用线性损失函数/使用平方损失函数/使用指数损失函数）方法。