技术特征：
1.一种钢制安全壳微小通道气溶胶沉积效率计算方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：判断能否获取钢制安全壳微小通道的几何参量，即获取微小通道的截面面积，几何形状，通道几何尺寸等相关参量；步骤2：如果能够获取，则通过控制方程及流动方程计算微小通道内气溶胶沉积效率；步骤3：如果不能获取，则通过安全壳泄漏率计算微小通道内气溶胶沉积效率；步骤4：确定最终钢制安全壳微小通道气溶胶沉积效率。2.根据权利要求1所述的一种钢制安全壳微小通道气溶胶沉积效率计算方法，其特征在于，步骤2具体包括以下步骤：步骤2.1：根据等截面微小通道流体的流动控制方程得到流体流速v与摩擦系数f的关系；步骤2.2：根据微小通道截面几何形状选择摩擦系数；步骤2.3：将步骤2.2选择的摩擦系数代入步骤2.1，计算流体流速；步骤2.4：计算微小通道质量流量；步骤2.5：根据微小通道不同截面几何形状计算重力沉积效率；步骤2.6：计算布朗扩散沉积、湍流沉积、热泳沉积和扩散迁移沉积效率。3.根据权利要求2所述的一种钢制安全壳微小通道气溶胶沉积效率计算方法，其特征在于，步骤2.1所述的等截面微小通道气体的流动控制方程由控制方程推导得到，具体过程如下：假设等温气体流动，微小通道宽度恒定且远小于通道长度和高度，则流体在流道中是充分发展，不需要考虑末端效应，控制方程如下：式中，ma为流体的马赫数，a为微小通道截面积，w为微小通道宽度，v为流体的速度，c为当地声速；基于控制方程，假设微小通道为等截面流动da＝0，则等截面微小通道流体的流动控制方程如下：式中，l为微小通道长度。4.根据权利要求3所述的一种钢制安全壳微小通道气溶胶沉积效率计算方法，其特征在于，步骤2.2，如果微小通道当量直径为毫米量级及以上，则摩擦系数公式如下：式中，f为摩擦系数，re为雷诺数，ρ为流体的密度，d
p
为微小通道的等效直径，μ为流体的动力粘度；如果微小通道当量直径为毫米量级以下，则摩擦系数计算公式如下：
5.根据权利要求4所述的一种钢制安全壳微小通道气溶胶沉积效率计算方法，其特征在于，步骤2.4，假设微小通道进口损失为半个动压头，计算得到微小通道质量流量，计算公式如下：式中，q
m
为微小通道质量流量，p2为微小通道下游压力；假设各个沉积机制相互独立，则总沉积效率为各个机制沉积效率之积。6.根据权利要求5所述的一种钢制安全壳微小通道气溶胶沉积效率计算方法，其特征在于，步骤2.5，微小通道内流型为湍流，由于不同截面几何形状会导致重力沉积速度投影面的不同，所以首先计算重力沉积效率：v
d(sed)
＝τg sinθ圆形及其他截面：矩形：矩形：7.根据权利要求6所述的一种钢制安全壳微小通道气溶胶沉积效率计算方法，其特征在于，步骤2.6，分别计算布朗扩散沉积、湍流沉积、热泳沉积和扩散迁移沉积效率：(1)布朗扩散沉积效率：η
布朗扩散-湍流
＝e
(-ξsh)ξsh)
式中，sh为舍伍德数，sc为施密特数，d为粒子扩散系数；(2)湍流沉积效率：沉积效率：v+＝6
×
10-4
τ
2+
+2
×
10-8
re
f
式中，vt为湍流惯性沉积速度，v+为无量纲沉积速度，τ+为无量纲粒子弛豫时间，stk为与管道直径和管道内部气流速度相关的斯托克斯常数；(3)热泳沉积效率：(3)热泳沉积效率：式中，c
s
＝1.13，c
t
＝2.63，c
m
＝1.14，kn为粒子克努森数：两倍的气体分子平均自由程除以粒子直径d
pa
，c(kn)为滑流修正系数；(4)扩散迁移沉积效率(4)扩散迁移沉积效率式中，m1为扩散物质的分子量，m2为静止物质的分子量，γ1为扩散物质的物质的量，γ2为静止物质的物质的量，为扩散物质的物质的量梯度。8.根据权利要求1所述的一种钢制安全壳微小通道气溶胶沉积效率计算方法，其特征在于，步骤3具体包括以下步骤：步骤3.1：根据安全壳内压力选择不同泄漏率计算得到泄漏流量q1；步骤3.2：根据安全壳内压力与外界环境压力判断微小通道内流动是否临界，并计算：漏流量q2；步骤3.3：根据q1＝q2，计算安全壳总泄漏通道等效几何面积a；
步骤3.4：根据安全壳部件开裂形成的裂缝几何形状不同，将总泄漏通道几何面积分为不同截面形状的面积之和；步骤3.5：根据微小通道内处于湍流流动状态，沉积机制为重力沉积、布朗扩散沉积、湍流沉积、热泳沉积和扩散迁移沉积，计算微小通道气溶胶总沉积效率。9.根据权利要求8所述的一种钢制安全壳微小通道气溶胶沉积效率计算方法，其特征在于，步骤3.1，首先判断核电厂安全壳内压力是否大于安全壳设计压力，如果小于等于安全壳设计压力，则安全壳内泄漏率为设计泄漏率；如果安全壳压力大于设计压力，此时安全壳过高的压力会导致安全壳原有的裂缝进一步开裂，泄漏通道的数量和尺寸发生变化，因此在压力大于安全壳设计压力时，引入修正因子k，对原有的设计泄漏率进行修正，反映了安全壳实际泄漏率随压力增长的情况：式中，l
泄漏
为安全壳实际泄漏率，l
设计
为安全壳设计泄漏率，k为安全壳泄漏率修正因子，p
设计压力
为安全壳设计压力；根据实际核电厂安全壳自由容积和实际泄漏率计算得到微小通道的泄漏质量流量，计算公式如下：式中，q1为微小通道泄漏的质量流量，v
自由
为核电厂安全壳自由容积；l
泄漏
为核电厂实际泄漏率，ρ混合为安全壳内流体密度(空气与水蒸汽混合物)，t为泄漏时间。10.根据权利要求9所述的一种钢制安全壳微小通道气溶胶沉积效率计算方法，其特征在于，步骤3.2，根据安全壳内压力和安全壳外压力判断微小通道是否处于临界流动状态，如果下游压力(安全壳外压力)p2>p
chock
，则微小通道内处于临界流动状态；如果p2<p
chock
，则微小通道内处于非临界流动状态；根据通道内是否临界，微小通道内的质量流量计算公式不同，计算公式如下：式中，p
chock
是决定通过微小通道的最大流量的最大下游压力，p1为微小通道上游压力(安全壳内压力)，γ为流体的比热容，c
p
为流体的定压比热，c
v
为流体的定容比热；式中，c0为流量系数，取0.75；g
c
为重力加速度，m为流体的摩尔质量，r
g
为理想气体常数，t0为安全壳内温度，a
等效
为微小通道等效面积。11.根据权利要求10所述的一种钢制安全壳微小通道气溶胶沉积效率计算方法，其特
征在于，步骤3.4，根据核电厂设计泄漏率定义和安全壳实际结构部件分类，安全壳的泄漏率分为整体泄漏率和局部泄漏率(贯穿件和阀门)两部分，因此安全壳泄漏率计算公式如下所示：l
泄漏
＝l1+l2+l3式中，l2为贯穿件导致的局部泄漏率，l3为阀门导致的局部泄漏率；安全壳不同部件开裂形成裂缝的截面几何形状不同，安全壳由于压力等原因导致表面开裂形成的细小圆裂缝、贯穿件与安全壳表面形成的环形裂缝、阀门密封处与表面形成的矩形裂缝，根据裂缝几何形状不同，将总泄漏通道等效几何面积分为不同截面形状的面积之和：式中，a1为安全壳表面细小圆裂缝等效几何面积，a2为贯穿件与安全壳表面形成环形裂缝等效面积，a3为阀门密封处与安全壳表面形成矩形裂缝等效面积。12.根据权利要求11所述的一种钢制安全壳微小通道气溶胶沉积效率计算方法，其特征在于，步骤3.5，根据步骤3.1得到的安全壳泄漏质量流量，计算得到微小通道流体的流速，根据雷诺数判断微小通道内流型为湍流，沉积机制为重力沉积、布朗扩散沉积、湍流沉积、热泳沉积和扩散迁移沉积，计算微小通道气溶胶总沉积效率：qm＝ρa
等效
v(1)重力沉积效率：v
d(sed)
＝τg sinθ圆形微小通道：环形微小通道：矩形微小通道：矩形微小通道：式中，v
d(sed)
为重力沉积速度，θ为气体流动方向与重力之间的夹角，ρ
p
为气溶胶粒子密度，d
pa
为气溶胶粒子直径，c
c
为坎宁安滑移校正因子，c为气溶胶质量浓度，r2为等效环形通
道外环直径，r1为等效环形通道外环直径；(2)布朗扩散沉积：η
tube,diff
＝e
(-ξsh)ξsh)
(3)湍流沉积：(3)湍流沉积：v+＝6
×
10-4
τ
2+
+2
×
10-8
re
f
(4)热泳沉积：(4)热泳沉积：(5)扩散迁移沉积：(5)扩散迁移沉积：(6)总沉积效率：η
总沉积
＝η
重力
·
η
布朗
·
η
湍流
·
η
热泳
·
η
扩散迁移
。13.根据权利要求1所述的一种钢制安全壳微小通道气溶胶沉积效率计算方法，其特征在于，步骤4，根据上述步骤确定最终钢制安全壳微小通道总沉积效率：
技术总结
本发明公开了一种钢制安全壳微小通道气溶胶沉积效率计算方法，包括步骤1：判断能否获取钢制安全壳微小通道的几何参量，即获取微小通道的截面面积，几何形状，通道几何尺寸等相关参量；步骤2：如果能够获取，则通过控制方程及流动方程计算微小通道内气溶胶沉积效率；步骤3：如果不能获取，则通过安全壳泄漏率计算微小通道内气溶胶沉积效率；步骤4：确定最终钢制安全壳微小通道气溶胶沉积效率。安全壳微小通道气溶胶沉积效率。安全壳微小通道气溶胶沉积效率。
技术研发人员：佟立丽 吕强 曹学武
受保护的技术使用者：上海交通大学
技术研发日：2021.12.08
技术公布日：2022/4/20