[發明專利]一種預測傾斜平板上冷凝液體滴落量的方法

有效

• 申請號: 202010713007.3
• 申請日: 2020-07-22
• 公開（公告）號: CN111861005B
• 公開（公告）日: 2021-10-19
• 發明（設計）人: 陳榮華;張鵬輝;蔡慶航;董春輝;蘇光輝;田文喜;秋穗正
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: G06Q10/04
• 分類號: G06Q10/04;G06F30/20
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所 61215
• 代理人: 何會俠

本發明公開了一種預測傾斜平板上冷凝液體滴落量的方法，步驟如下：1、對需要研究的整個平板的面朝下冷凝面沿高度方向自上而下劃分控制體；2、從第1個控制體開始直至最后一個控制體，依次根據由上一個控制體計算得到流水量作為輸入參數，向下計算控制體的冷凝量，滴落量與從該控制體流出的流水量，不斷將控制體計算過程向下推進直至最后一個控制體計算完成；3、累加所有控制體的滴落量，獲得整個平板的滴落量；該方法能夠較為準確地預測傾斜平板上冷凝液體的冷凝量與滴落量，同時具有實際工程應用適用性強和對程序友好性高的優點。

技術領域

本發明屬于方法發明技術領域，具體涉及一種用于預測傾斜面朝下的冷凝平板上，冷凝液體滴落量的方法。

背景技術

當蒸汽接觸到傾斜面朝下的冷凝平板時，會釋放潛熱并凝結成冷凝液體。當平板上的冷凝液體逐漸增多，冷凝液體會以貼壁液膜的形式沿著平板向下流動，而部分冷凝液體可能會直接以形成液滴從平板上直接滴落，該現象被稱為“平板滴落現象”。

平板滴落現象在工業與生活體系中的某些場景非常常見。例如，某些核電廠設計有安全殼冷卻系統，當反應堆事故后蒸汽泄漏進入安全殼后，蒸汽會在安全殼內側冷凝，大部分冷凝液體會沿著安全殼內壁面向下流動，最終流入內置換料水箱從而被循環使用，但是由于平板滴落現象造成的滴落冷凝液體卻無法被收集使用，造成了內置換料水箱水位的損失，因此，準確預測安全殼上冷凝液體滴落量對于核電廠安全殼設計與事故分析具有重要意義。

綜上所述，目前需要開發一種能夠預測傾斜平板上冷凝液體滴落量的方法，來指導某些生活與工業設備的設計與驗證。

發明內容

為了解決上述問題，本發明提供了一種預測傾斜平板上冷凝液體滴落量的方法，該方法能夠較為準確地預測冷凝平板上局部或整體的冷凝液體滴落量。為了實現該預測方法，本發明還提供了一種預測冷凝量和一種預測滴落量的新模型。

為達到上述目的，本發明采用了如下技術方案：

一種預測傾斜平板上冷凝液體滴落量的方法，包括如下三個步驟：

步驟一：將整個平板的傾斜面朝下冷凝面沿高度方向自上而下劃分為多個控制體；

步驟二：從第1個控制體開始直至最后一個控制體，依次根據由上一個控制體(第i-1個控制體)計算得到流水量F(i-1)作為輸入參數，向下計算第i個控制體的冷凝量C(i)、滴落量D(i)與流水量F(i)，不斷將控制體計算過程向下推進直至最后一個控制體計算完成。其中冷凝量C(i)與滴落量D(i)分別采用以下冷凝量預測模型和滴落量預測模型來完成計算：

冷凝量C(i)采用如下冷凝量預測模型計算：

上式中，P為冷凝環境總壓力，單位為kPa；T_s為蒸汽飽和溫度，單位為K；T_w(i)為平板冷凝面上第i個控制體的溫度，單位為K；X_a為冷凝環境中不凝結氣體的摩爾份額；A(i)為平板冷凝面上第i個控制體的面積，單位為m²；h_fg為蒸汽汽化潛熱，單位為kJ/kg。

滴落量D(i)采用如下滴落量預測模型計算：

上式中，α為常數；F(i-1)為從上一個控制體(第i-1個控制體)表面流入第i個控制體內的流水量，由上一個控制體內的質量守恒準則計算；θ(i)為第i個控制體的傾斜角度；Re(i)與Re_C(i)分別為第i個控制體表面冷凝液體流動的修正雷諾數與臨界雷諾數，分別由以下兩式計算：

Re_C(i)＝β·Sinθ(i)+15.1