浅层喷动床中高密度颗粒流化规律的实验和模拟研究
蒋琳1
张同旺2
刘荣正1
邵友林1
刘兵1
刘马林1
1.清华大学核能与新能源技术研究院,北京 1000842.中国石油化工股份有限公司石油化工科学研究院,北京 100083
摘要：[目的]为了获取高温气冷堆(high-temperature gas-cooled reactors,HTGRs)核燃料制备过程中所用的高密度颗粒在浅层喷动流化床内的运动信息,分析颗粒流化状态与工艺参数间的数学关系.[方法]通过流化实验获取高密度颗粒的流化曲线和最小喷动气速的规律;采用磁性颗粒示踪(magnetic particle tracking,MPT)测量方法和计算流体力学-离散单元法(computational fluid dynamics-discrete element method,CFD-DEM),实验获得颗粒在环隙区的局部停留时间,分别探讨局部停留时间随颗粒装载量和入口气速的变化关系,以及与模拟结果的比较.[结果]浅层喷动床中,最小喷动气速与颗粒密度、载荷和气体入口直径等参数有关;磁性颗粒示踪方法可以测量出具有随机性质的局部停留时间;装载量N=2 000颗粒系统随着入口气速从45 m/s增大至55 m/s,全部颗粒局部停留时间的平均值从0.032 s缩短至0.028 s,实验和模拟结果保持一致,且流化状态在大装载量和中气速条件下趋于稳定.[结论]磁性颗粒示踪方法不仅可以有效测量浅层喷动床内高密度颗粒的局部停留时间,还可用于快速判断床内流型,有助于指导优化包覆工艺条件和设计放大路线.
关键词：高密度颗粒喷动床停留时间磁性示踪离散单元法数值模拟
分类号：TB021.1(一般工业技术)TB4(工业通用技术与设备)
资助基金：国家科技重大专项(ZX06901)国家高层次人才特殊支持计划（国家“万人计划”）(20224723061)国家自然科学基金(22478220)
论文发表日期：2025-03-01
在线出版日期：2026-05-22（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：14( 1-14 )
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