文档介绍：口口璐,￡城适尢学尊窀绰傥高温颗粒沉降冷液热工水力特性研究★、ヶ色博士生:李小燕导师:徐济望教授专业:核能科学与工程上海交通大学机械与动力工程学院核科学与系统工程系年究翁馐芄易匀豢蒲Щ鹣钅蜕虾=煌ù笱工程资金的资助
高温颗粒沉降冷液热工水力特性研究摘要在核电厂严重事故历程中,可能诱发蒸汽爆炸的内因是高温熔融物与冷却剂发生相互作用,经历颗粒碎化、传热面积急剧增加,导致蒸发速率速增、引起局部压力突增现象。引起高温熔融颗粒碎化的条件与颗粒一流体接触面之间的传热和流动相互作用有关。粗混合阶段中颗粒的大小与相对聚集度、颗粒运动及汽膜行为都可能影响发生蒸汽爆炸的概率大小和爆炸的威力度,可见应详细研究颗粒运动过程特征及隐含的基本机理。已进行的研究发现,在蒸汽爆炸的粗混合阶段,高温颗粒群或熔融物群体与冷却齐Ⅱ之间的相互耦合影响非常复杂,单个粒子与冷却剂相互作用过程机理对能否升级为蒸汽爆炸至关重要。高温球与冷液相互接触迅即形成一蒸汽膜包壳,表现为一种复杂的沉降运动过程。这一过程视高温球体温度高低不同而不同。已提出的关于高温沸腾条件下粗混合阶段各种颗粒运动的阻力特性模型都应进行实验验证。到目前为止,国际上从核电站事故安全出发,进行了一些工程模拟性的冷却过程实验研究,但几乎没有单纯的“高温球群一冷液”阻力特性实验研究,而且小规模的实验研究很少,在国内尚无主题专门关于水蒸汽爆炸方面的实验研究。在粘滞性冷液中,高温粒子在重力作用下沉降,汽膜内的蒸汽受浮升力作摘要
用,影响高温颗粒沉降运动的阻力特8呶驴帕H旱南嗷ヱ詈嫌跋旄8丛樱研究,及探聊抗氐牡ジ龈呶驴帕S肜湟旱娜裙にμ匦约翱帕H河跋煺舴⒌。伴随着蒸发的高温颗粒,其阻力同常温下的流动阻力特性完全不同,需要进行针对性的单个颗粒或少量颗粒的小规模实验理论研究。本文在国家自然科学基金项目:“高温颗粒下落冷池沸腾蒸发运动模型及瞬变阻力特性研究”、“蒸汽爆炸中膜态沸腾条件下高温颗粒周围流体热动力特性研究”及匕海交通大学こ炭翁庾酉钅俊昂说缯狙现厥鹿恃芯俊钡淖手下,进行水蒸汽爆炸粗混合阶段高温颗粒在水中运动的阻力与传热的耦合特性的针对性实验研究,在经典的颗粒运动基本理论指导下,通过实验研究揭示水蒸汽爆炸粗混合阶段高温颗粒在水中运动的特征,综合分析实验结果建立合理的分析模型,合理预测了所发现的现象。实验结果证明:呶吕蚩屏⑾侣渥枇μ匦圆煌诔N驴帕#呶虑蛱逑侣渌俣让飨缘陀常温球体,存在着蒸发曳力作用;笛榉⑾指呶驴帕T诶淙醇聊诘某两迪侣涔讨谐始跛僭硕⒋嬖第一亚稳态速度;浼词彼俣燃暗谝谎俏忍俣鹊拇笮∷娓呶驴帕N露壬摺⒗淙醇凉
冷度下降、颗粒质量及尺度减小、初速度刚氏而减小;是适用的,基本上能够满足高温颗粒下落冷池沸腾运动的瞬变阻力特笛檠在粘滞眭冷液中高温球的运动与刚性颗粒在粘滞性流体中运动的阻力特呶驴帕V芪в幸黄た前渲芪У钠た煞治=籼鸥呶驴帕薄薄的汽膜前端区和高温颗粒后部携带的气泡—擦髑G岸饲尾流区的分离点相对稳定:跋煨∏蛳侣渌俣鹊模饕T谄淝岸饲颉8呙涂帕5奈露仍礁撸底部的汽膜厚度越厚;嗫帕J笛楸砻鳎タ帕5挠跋煲蛩赝猓值酉嗷ヅ鲎病⒖帕H下落时相邻颗粒问蒸发引起的交叉干涉等其它效应。其中颗粒碰撞对笛檠橹ち烁呶虑虼┰剿媸钡乃俣龋捎谜舴⒁妨δP湍夂希扑结果基本—致,存在一定的误差。作者设计了一套高温电阻炉和高温球体下落水池实验台架。并进行了可视化实验研究,观察被一层蒸汽膜壳包覆的单个或少量高温小球在冷却剂中的运动传热阻力特性。实验表明所设计的高温电阻炉及高温球体下落水池实验台架究要求。运用高速摄像机,获取了具有蒸汽膜壳包覆的这种特殊构形的高温小球在水中的运动轨迹。颗粒运动影响最大;摘要
却剂中热扩散及运动阻力瞬态模型——酬进行综合分析,讨论与常温颗粒的不同点,归纳出高温球在黏魈逯写菇翟粒周围的蒸汽膜里是一个内热源冷却的传热过程。本文针对高温颗粒在粘滞陛的特殊属性,采用相应的高温颗粒沉降的数值计算方法,基于实验验证了的模性不同,也不同于汽泡的运动阻力特性,它是多相热物理的一个基础问题。可归结为两个问题进行讨论:~,作用在下落的高温颗粒匕的各个分力不仅随温度改变,且各分力的相对权重也是时变的,它们是温度的函数。本文基于经典颗粒运动理论,针对单个高温颗粒在水中沉降运动过程中所受到的各种作用力动的一般表达式。二、在高温颗粒的整个下落过程中,可以认为包覆在高温颗冷却剂中下落现象,结合本实验进行详细的热工水力特性分析。作者应用近年来在多相流和沸腾换热领域中的研究成果,考虑了辐射热在液体内部和汽液交界面的分布,及对流换热对小球落水阻力的影响,对单位时间单位面积的汽液交界面产生的蒸汽质量进行了计算。利用已有的实验和理论基础,从液膜质量、动量和能量守匾方程等的基本场方程入手,以高温球在黏性流体中垂降运动的一般表达