文档介绍：第卷 4 核动力工程甆
2 0 l 0 8 Nuclear Power Engineering 0 l 0
0258-0926(20lO)04-0118-03
U02
邓宽,郭文利,金鑫,梁彤祥
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摘要:胶凝法是制造高温气冷堆剂显<诵綰陶瓷微球的主要方法。在制造过程中胶液首
先从喷嘴喷出,分散成滴并经过一段空气区后液滴球形度达到一定要求,随即进入固化区进行固化成形。液
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一个数学模型,通过理论计算得到了优化的空气区长度,并通过实验验证了计算结果。,
022m
关键词:胶凝法:空气区长度;球形度
TL3522TL2ll+1TB32A
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(HTR)裂到变成球形所降落的高度。液滴在刚刚断裂时
U02U308(1)
粉经过溶解、制胶形成胶液,在气体压力作用以 l
及周期性振动干扰下胶液断裂形成均匀液滴,分对单水滴在空气中降落过程的动力学和传递特性
散在氨水中形成凝胶颗粒,再经过陈化、干燥、进行了数值分析。计算结果表明,水滴在重力、
U02曳力和表面张力的共同作用下,由初始状态经历
HTR反复拉伸和收缩的振动过程,最终成为稳定的圆
U025大小
格。胶液从喷嘴射出后,射流断裂成液滴,初始的水滴。该模型中,由于粘度较小、液滴半径较
状如扁豆形,并不是球形。液滴下落过程中,在大,所以拉伸收缩的振动过程非常明显。粘度较
表面张力的作用下,扁豆状的液滴在空气区会变
成球形。但随着空气区长度的增加,液滴到达氨
水液面时的速度会增大,从而表面预固化的液滴
与液面的撞击力变大,造成表面开裂,成品球的
球形度变差。在以往的研究中,使用频闪灯照射
射流液滴,通过拍照或肉眼观察液滴的球形度来
确定空气区长度。这种方法完全依赖操作人员的
经验,有很大的不确定性,不适合规模化生产。
本文建立了一个数学模型,通过理论计算得到了
最优化的空气区长度。
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液滴在离开喷嘴后仍然保持连续的一段长度,可 Schematic Diagram Sol
收稿日期:;修回日期:
(JC2007042)
邓宽等:胶凝法制造:陶瓷微球时空气区长度的确定 119
大、液滴半径较小的液滴,由于表面张力比较大, ㈩
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子液滴的回缩过程进行了模拟;结果表明,椭球式中,、如分别是、时刻的液滴球形度;
液滴的长半轴、短半轴和回缩半径的比值分别为系数菔笛槭萑范ǎ籈值可以通过在任意
单调下降和上升,而并非阻尼变化。本实验中的位置窍麓宋恢玫揭旱胃招纬傻某ざ萮加氨
模拟对象更趋近于后者。 E
本文建立了液滴球形度的计算模型。液滴球 f
形化的驱动力是表面张力,如果仅仅从表面能角气区的时间矗壕齢长度的时间慈范该
度考察这个过程,这是一个热力学的过程,并不降落过程因为小球密度较大,半径很小,可近似
能提供液滴球形化所需的时间和球形化的动力学)
描述。定义以液滴重心为中心,中心离液滴表面(5)El
E越小,计算结果也越准确。
液滴是球形时,黄渌巫碋。无论液
滴球形化如何复杂,这个过程都可用下面的微分 3
方程来描述: 9=015/慌缱焓齨;
胶液密度 ed