表面特性对热面向下沸腾临界热流密度影响的实验研究

发布时间：2020-10-13 09:20

　　 堆芯熔融物堆内滞留(In-Vessel Retention,IVR)策略是目前核电严重事故缓解的重要策略之一。其实现的关键是控制事故发生时压力容器下封头各部位的临界热流密度(Critical Heat Flux,CHF)大于当地实际热流密度。随着核电厂功率水平的提高,IVR策略的有效性受到反应堆压力容器外壁面CHF的限制。表面特性是临界热流密度的重要影响因素,研究表面特性对加热面向下的沸腾临界热流密度的影响对于探寻提高压力容器下表面临界热流密度的方法,进而为堆芯熔融物堆内滞留策略成功实施提供更大热流密度余裕的方法具有重要意义。本文以尺寸200 mm×50 mm×0.97 mm的316不锈钢板为加热表面,以去离子水为工质,通过流动沸腾实验研究了0°(下朝向)、10°、18°、26°、34°、42°、54°、62°、70°、78°、82°、90°(竖直)等加热面倾角下的沸腾临界热流密度及传热情况,分别通过池沸腾实验和流动沸腾实验研究了0.498μm、1.3μm、2.3μm、3.2μm、4.3μm、6.3μm、9.3μm等粗糙度条件下的沸腾临界热流密度。实验结果表明,流动沸腾实验中,0°到42°范围内,CHF随加热面倾角增大而增大,沸腾换热系数随加热面倾角增大而减小。而54°到90°范围内,除70°和90°时CHF异常高外,CHF则随加热面倾角增大呈现减小趋势,沸腾换热系数依然随加热面倾角增大而减小。粗糙度的实验中,流动沸腾与池沸腾实验CHF随粗糙度变化的趋势一致,流动沸腾实验CHF整体高于池沸腾。对于流动沸腾实验和池沸腾实验,粗糙度在2.3μm以前,随粗糙度增大,CHF增大,但粗糙度一旦大于3.2μm,增大粗糙度对CHF的无提升作用。增大加热面倾角,同一粗糙度对应的CHF增大,但CHF随粗糙度变化的趋势不变。
【学位单位】：清华大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2017
【中图分类】：TM623
【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 引言
    1.1 课题研究背景及意义
    1.2 加热面倾角影响的相关研究现状
        1.2.1 实验研究
        1.2.2 CHF触发机理
        1.2.3 加热面倾角相关CHF预测模型
        1.2.4 小结
    1.3 加热面粗糙度影响的相关研究现状
        1.3.1 实验研究
        1.3.2 理论研究
        1.3.3 小结
    1.4 本文主要研究内容
第2章 CHF一维机理探究实验台
    2.1 实验本体
        2.1.1 实验板的加工和连接
        2.1.2 表面粗糙度的加工
    2.2 流动沸腾实验台
    2.3 池沸腾实验台
    2.4 实验数据采集
        2.4.1 CHF判断
        2.4.2 实验数据的采集
        2.4.3 实验数据的处理
    2.5 实验步骤与方法
        2.5.1 流动沸腾实验步骤
        2.5.2 池沸腾实验步骤
    2.6 实验工况选定
        2.6.1 加热面倾角影响的实验工况
        2.6.2 加热面粗糙度影响的实验工况
第3章 加热面倾角影响的实验结果
    3.1 本章引论
    3.2 CHF随加热面倾角变化趋势
    3.3 流动沸腾换热系数随加热面倾角变化趋势
    3.4 实验结果分析
    3.5 CHF预测模型研究
    3.6 本章小结
第4章 加热面粗糙度影响的实验结果
    4.1 本章引论
    4.2 加热面烧毁实验现象
    4.3 加热面粗糙度对CHF影响的实验结果
        4.3.1 池沸腾实验结果
        4.3.2 流动沸腾实验结果
        4.3.3 池沸腾与流动沸腾实验结果对比
        4.3.4 倾角34°下流动沸腾时粗糙度影响实验
    4.4 静态接触角对沸腾特性影响的分析
    4.5 本章小结
第5章 总结与展望
    5.1 总结
    5.2 展望
参考文献
致谢
个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 彭云康，陈炳德;管内竖直向上流动水的临界热流密度研究[J];核动力工程;1995年01期

2 张金玲，郭玉君，秋穗正，苏光辉，贾斗南，喻真烷;反应堆临界热流密度的计算方法研究[J];西安交通大学学报;1995年05期

3 张伯义;长棒束临界热流密度实验研究[J];中国核科技报告;1990年00期

4 张伯义;长棒束临界热流密度实验研究[J];中国核科技报告;1991年S3期

5 赵华,叶树荣,李忠朋,程良成;自然循环临界热流密度实验研究[J];核动力工程;1991年03期

6 林宗虎,王栋,陈学俊;临界热流密度值模化方法研究[J];西安交通大学学报;1987年05期

7 叶树荣;关于核电站燃料棒束临界热流密度研究中一些问题的讨论[J];核动力工程;1989年03期

8 李炳书 ,陈忠民 ,俞尔俊 ,宋玺清;临界热流密度实验[J];核动力工程;1981年04期

9 李忠朋;管内流动轴向热流密度非均匀分布对临界热流密度的影响[J];核动力工程;1982年02期

10 吴小洪;赵二雷;昝元峰;李朋洲;卓文彬;;低压临界热流密度影响因素分析研究[J];核动力工程;2017年S2期

相关博士学位论文 前5条

1 秋雨豪;受热平板上液体喷流沸腾临界热流密度的研究[D];上海交通大学;2007年

2 谭鲁志;流动沸腾临界热流密度的流体模化研究[D];山东大学;2013年

3 王瑜;机载闭式喷雾冷却系统性能实验及特性研究[D];南京航空航天大学;2016年

4 张伟;微槽表面喷雾冷却换热特性研究[D];中国石油大学（华东）;2013年

5 高明;电场中弯月面蒸发特性及肋表面与光滑表面沸腾换热的实验与理论研究[D];上海交通大学;2014年

相关硕士学位论文 前10条

1 龚亚丽;表面特性对热面向下沸腾临界热流密度影响的实验研究[D];清华大学;2017年

2 赵璇;沸腾传热过程临界热流密度提升的新方法研究[D];河北工程大学;2018年

3 陈丽娟;竖直加热管道内干涸型临界沸腾数值分析[D];哈尔滨工程大学;2018年

4 石竟达;基于三维等结构的反应堆中子行为及传热耦合研究[D];上海电力学院;2018年

5 汪广怀;弧形表面临界热流密度数值研究[D];中国科学技术大学;2017年

6 宋军辉;逆载对矩形管道内汽水两相流临界热流密度的影响[D];南京航空航天大学;2017年

7 Jiang LinLin;新型制冷剂在水平微细管内流动沸腾热及临界热流密度特性研究[D];上海理工大学;2014年

8 庞乐;纳米结构表面高速喷流沸腾临界热流密度的实验研究[D];上海交通大学;2013年

9 邹凌;圆管内向上流动的干涸试验研究[D];中国原子能科学研究院;2003年

10 张太盛;沉积多壁碳纳米管的表面池沸腾特性研究[D];清华大学;2016年

本文编号：2838995