[发明专利]控制含有内热源的移动球床通道出口温度的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种控制含有内热源的移动球床通道出口温度的方法。

背景技术

移动球床是一种自入口连续加入球形固体颗粒，并沿通道逐渐移动至出口的装置。在核电站、化工、生物等很多工业生产过程中具有广泛应用，如用于反应器、干燥器、过滤器和换热器等。在这些应用中通常伴随着诸如核裂变和嬗变、电磁辐射、化学或生物反应等物理和化学变化过程。这些变化过程往往会放出热量，在移动球床装置中形成局部内热源，对颗粒形成加热作用，从而改变移动球床通道的出口温度。国内外许多研究人员对移动球床或者是含有内热源的固定球床的传热性能进行了研究，但是，现有的研究中缺乏针对含有内热源的移动球床通道出口温度的计算方法。总的来说，现有的研究要么关注于含有内热源的固定球床而没有考虑颗粒的运动问题；要么关注于移动球床而没有考虑内热源的问题。对于含内热源移动球床通道内的固体颗粒运动和温度分布等换热特性研究存在不足，对于其出口温度没有具体的计算方法，因此常常影响后续设备(如冷却器等)的运行性能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种控制含有内热源的移动球床通道出口温度的方法，以弥补公知技术中存在的缺陷。

为实现上述目的，本发明提供的控制含有内热源的移动球床通道出口温度的方法，包括如下步骤：

1)建立正常运行工况下通道内传热的物理模型；

2)根据物理模型推导出含有内热源的移动球床通道的加热区出口温度与球形颗粒运动速度的关系式；

3)根据确定的入口条件和边界条件，代入推导得到的加热区出口温度计算公式，得到含内热源的移动球床通道出口平均温度；

4)依据移动球床通道出口平均温度调整内热源加热功率或调整球形颗粒的移动速度。

所述的方法中，步骤1的物理模型基于以下条件建立：

1)内热源加热区中球形颗粒被均匀加热，加热功率完全转化为颗粒内能；

2)球形颗粒之间接触紧密，沿轴向竖直匀速运动；

3)内热源加热功率恒定，移动球床通道壁面保持恒定温度；

4)直径相同的球形颗粒在通道中随机无序填充，孔隙率为0.359-0.44且与球形颗粒尺寸无关。

所述的方法中，步骤3中加热区出口温度与球形颗粒速度关系由式1得到：

T1=P+a1(Tw-T02)+b(AT0-AwTw2)va12+b(Ah+Aw2)v---(1)]]>

其中：