理论教育 碰撞、间歇泉和蒸汽爆发的流动不稳定性探究

碰撞、间歇泉和蒸汽爆发的流动不稳定性探究

时间:2023-06-17 理论教育 版权反馈
【摘要】:碰撞、间歇泉和蒸汽爆发流动不稳定性等属于非平衡不稳定性,非平衡态不稳定性与流型转变流动不稳定性有类似的地方。该流动不稳定性是由于沿回路系统的流型转变波的传播所导致。该类型的流动不稳定性涉及静态现象耦合一些非周期行为的流动不稳定性。蒸汽喷发流动不稳定性以在高过热液体中蒸汽相突然出现并快速增长为特征。蒸汽爆发不稳定性指冷却剂周期性地被突涌出流道。这些不稳定性的问题主要与快堆安全有关。

碰撞、间歇泉和蒸汽爆发的流动不稳定性探究

碰撞、间歇泉和蒸汽爆发流动不稳定性等属于非平衡不稳定性,非平衡态不稳定性与流型转变流动不稳定性有类似的地方。该流动不稳定性是由于沿回路系统的流型转变波的传播所导致。以变形功扰动和传热扰动波为主要特征。

该类型的流动不稳定性涉及静态现象耦合一些非周期行为的流动不稳定性。所以不规则,所以每次的流量偏移可以认为在水力学上都是相互独立的。碰撞现象(Bumping)存在于低压碱金属的沸腾中,在此传热区域表面温度在沸腾和自然对流之间不稳定移动,推测可能是因为在某些空穴存在气相所致。在高热流密度和高压下该现象消失。

间歇泉在底部加热的各种端头封闭竖直液体金属柱中出现。当热流密度足够高时,在底部开始沸腾,在低压下因为静压突然降低而使产生的蒸汽突然增加,通常会发生蒸汽突涌出通道现象。然后液体回缩,重新恢复到过冷非沸腾的状态,循环重新开始。另外一个蒸汽突涌可能的机制是蒸汽喷发。蒸汽喷发流动不稳定性以在高过热液体中蒸汽相突然出现并快速增长为特征。在液态碱金属及碳氟化合物液体中经常出现,两种液体都与工程表面有接近于零的接触角。因为有很好的润湿性,较大的表面凹穴都已经被淹没,导致核化的温度非常高。处于均匀高过热的液体,可能会突然产生蒸汽核快速蒸发,导致蒸汽喷发流动不稳定性。

冷凝爆炸不稳定性是将蒸汽直接通入水池,与过冷水直接接触而冷凝,气泡破裂伴随的爆炸过程称为冷凝爆炸。该过程的物理机制还不是非常清楚,但因为反应堆非能动冷却的需要,该过程近年来是一个研究热点。泵运行中的气蚀现象与这个过程有关。(www.daowen.com)

蒸汽爆发不稳定性指冷却剂周期性地被突涌出流道。该现象包括简单的进出口上较小幅度的流量波动,或者表现为从流道两端喷涌出大量的冷却剂。该循环与其他上面所描述的现象类似,常包括孕育、核化、喷涌和液体回流等过程。这些不稳定性的问题主要与快堆安全有关。在化学工业中,常用的重力再沸器会遇到上述各种静态喷射不稳定性。再沸器启动时,尤需要注意这类现象。

蒸汽冷凝阻塞现象:在自然循环回路中,气泡周期性地自上升段排出,并在水平段内聚合的现象也属于这类不稳定性。在U形加热管内会发生一种“气块漂移不稳定性”的喷泉现象。气块被下降管入口内的欠热水冷凝后,进入下降管内的水量就迅速增加。这种喷泉现象是气泡凝结起重要作用。

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