自吸式文丘里水洗器液相分布特性研究

发布时间：2020-04-19 09:11

【摘要】：自吸式文丘里水洗器是安全壳过滤排放系统的核心装置,在反应堆发生严重事故时,对放射性气体和气溶胶进行过滤,防止对环境和人员造成放射性危害。本文以核电厂严重事故下的安全壳过滤排放为背景,对自吸式文丘里水洗器的液相分布特性进行了实验研究和理论分析。自吸式文丘里水洗器的过滤效率与内部的液相分布是密不可分的,液相分布主要包括液相引射量、液膜流量和雾化液滴尺寸三个方面。引射量直接决定了进入文丘里水洗器中液相水的多少,是影响文丘里水洗器过滤效率的重要因素;引射水在被雾化后有一部分在扩张段以环状液膜的形式向上流动,这部分份额不可忽略,环状液膜由于相对表面积较小,除杂效率低,不利于文丘里水洗器过滤效率的提高。此外,液滴尺寸还是不可忽略的一个因素,充分的雾化能够产生大量的小尺寸液滴,为去除放射性物质提供充足的表面积,进而提高过滤效率。本文对自吸式文丘里水洗器的引射特性进行研究,探讨了不同工作条件(喉部气速、淹没深度)和6种不同的引射管布置方式下的引射性能差异,其中以中心直管和中心弯管配置在引射量上具有较大的优势,传统文丘里水洗器使用的壁面开孔式布置方式在引射量上不占优势;研究了自吸式文丘里水洗器的液膜流量变化规律,探讨不同工作条件(喉部气速、淹没深度)下的液膜流量、液膜份额变化规律,实验在不同工况下对直管和弯管的性能进行了比较,研究发现弯管中心配置具有更高的液膜流量和液膜份额,弯管中心配置的液膜份额变化范围是35%-49%,直管中心配置的液膜份额变化范围是26%-40%;通过对文丘里水洗器出口处的液滴进行测量,得到了液滴尺寸分布规律和液滴Sauter平均直径。喉部气速是决定雾化水平的重要因素,喉部气速越大,雾化越充分。基于实验数据验证了RR分布模型和NT模型在预测液滴尺寸分布和平均直径上的适用性。通过实验得到的引射量、液膜流量和液滴尺寸的变化规律,有助于深入了解文丘里水洗器的工作性能和雾化机理,也验证了自吸式文丘里水洗器液相分布测量系统的有效性,研究为进一步的自吸式文丘里水洗器结构优化及工程实际应用打下了基础。
【图文】：

图 1.1 安全壳1.2 自吸式文丘里水洗器的工作原文丘里水洗器的种类众多，按照引射动射式文丘里水洗器和自吸式文丘里水洗器。动力，其引射水量可直接通过调节水泵的功水洗器对于外部电源的依赖性比较大，需要故导致文丘里过滤排放系统不能工作。自吸力来源于内部空气流动产生的负压和重力水常运转，符合第四代核电站的非能动安全设按照不同的文丘里结构设计，可将文丘式文丘里水洗器。两种文丘里水洗器的结构图 1.2a 所示为一体式文丘里水洗器，由部通过法兰与气体管路相连接，喉管段壁面

射水在气体的剪切力作用下雾化成众多小液滴，这些小液滴随着空气流动弥散和扩张段，为去除气体中的杂质提供了充足的表面积。并非所用的液相以雾化式存在，还有一部分液滴在随着气流流动的过程中会附着在喉管段末端和扩张上，形成连续流动的液膜。与雾化液滴相比，液膜相对表面积较小，其除尘效。.2b 所示为分体式文丘里水洗器，与一体式文丘里水洗器相比，这种文丘里水洗段前端嵌套着一个锥形喷嘴，其工作原理与喷射器极为相似。气流在锥形喷嘴动，并在喷嘴出口处达到最大气速。喷嘴出口处的负压和水的重力水头为液相动力，水以液膜的形式引射进来，由于液膜与空气之间存在着较大的速度梯度，切力的作用下雾化成液滴。与一体式文丘里水洗器相比，分体式文丘里水洗器式上有很大区别，，分体式文丘里水洗器中水以液膜的形式向上流动，液膜流动体流动方向相同，靠近中心的液膜会最先被雾化，液膜整体雾化效果较低，而式文丘里水洗器，存在着液相速度和气相速度相互垂直的交叉流动，这种交叉比较充分的实现液相的雾化。
【学位授予单位】：哈尔滨工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TL364.3;TM623

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本文编号：2633184