[发明专利]一种预测倾斜平板上冷凝液体滴落量的方法

说明书

本发明公开了一种预测倾斜平板上冷凝液体滴落量的方法，步骤如下：1、对需要研究的整个平板的面朝下冷凝面沿高度方向自上而下划分控制体；2、从第1个控制体开始直至最后一个控制体，依次根据由上一个控制体计算得到流水量作为输入参数，向下计算控制体的冷凝量，滴落量与从该控制体流出的流水量，不断将控制体计算过程向下推进直至最后一个控制体计算完成；3、累加所有控制体的滴落量，获得整个平板的滴落量；该方法能够较为准确地预测倾斜平板上冷凝液体的冷凝量与滴落量，同时具有实际工程应用适用性强和对程序友好性高的优点。

技术领域

本发明属于方法发明技术领域，具体涉及一种用于预测倾斜面朝下的冷凝平板上，冷凝液体滴落量的方法。

背景技术

当蒸汽接触到倾斜面朝下的冷凝平板时，会释放潜热并凝结成冷凝液体。当平板上的冷凝液体逐渐增多，冷凝液体会以贴壁液膜的形式沿着平板向下流动，而部分冷凝液体可能会直接以形成液滴从平板上直接滴落，该现象被称为“平板滴落现象”。

平板滴落现象在工业与生活体系中的某些场景非常常见。例如，某些核电厂设计有安全壳冷却系统，当反应堆事故后蒸汽泄漏进入安全壳后，蒸汽会在安全壳内侧冷凝，大部分冷凝液体会沿着安全壳内壁面向下流动，最终流入内置换料水箱从而被循环使用，但是由于平板滴落现象造成的滴落冷凝液体却无法被收集使用，造成了内置换料水箱水位的损失，因此，准确预测安全壳上冷凝液体滴落量对于核电厂安全壳设计与事故分析具有重要意义。

综上所述，目前需要开发一种能够预测倾斜平板上冷凝液体滴落量的方法，来指导某些生活与工业设备的设计与验证。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种预测倾斜平板上冷凝液体滴落量的方法，该方法能够较为准确地预测冷凝平板上局部或整体的冷凝液体滴落量。为了实现该预测方法，本发明还提供了一种预测冷凝量和一种预测滴落量的新模型。

为达到上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种预测倾斜平板上冷凝液体滴落量的方法，包括如下三个步骤：

步骤一：将整个平板的倾斜面朝下冷凝面沿高度方向自上而下划分为多个控制体；

步骤二：从第1个控制体开始直至最后一个控制体，依次根据由上一个控制体(第i-1个控制体)计算得到流水量F(i-1)作为输入参数，向下计算第i个控制体的冷凝量C(i)、滴落量D(i)与流水量F(i)，不断将控制体计算过程向下推进直至最后一个控制体计算完成。其中冷凝量C(i)与滴落量D(i)分别采用以下冷凝量预测模型和滴落量预测模型来完成计算：

冷凝量C(i)采用如下冷凝量预测模型计算：

上式中，P为冷凝环境总压力，单位为kPa；T_s为蒸汽饱和温度，单位为K；T_w(i)为平板冷凝面上第i个控制体的温度，单位为K；X_a为冷凝环境中不凝结气体的摩尔份额；A(i)为平板冷凝面上第i个控制体的面积，单位为m²；h_fg为蒸汽汽化潜热，单位为kJ/kg。

滴落量D(i)采用如下滴落量预测模型计算：

上式中，α为常数；F(i-1)为从上一个控制体(第i-1个控制体)表面流入第i个控制体内的流水量，由上一个控制体内的质量守恒准则计算；θ(i)为第i个控制体的倾斜角度；Re(i)与Re_C(i)分别为第i个控制体表面冷凝液体流动的修正雷诺数与临界雷诺数，分别由以下两式计算：

Re_C(i)＝β·Sinθ(i)+15.1