钠滴燃烧与空间温度分布特性的实验研究
发布时间：2021-08-17 19:43
由于液态钠具有良好的热工性质因而作为钠冷快堆的冷却剂,但是由于其性质活泼易形成钠火,成为了核电厂风险事件的主要组成部分,而钠滴氧化燃烧作为各种形式钠火燃烧的基础需要加强研究。本实验通过一套钠滴燃烧装置控制钠滴的初始温度、氧气浓度和环境温度以研究钠滴氧化燃烧的影响因素及空间温度分布特性。实验首先分别在环境气体加热180℃以及不加热80℃时对不同初始条件下（氧浓度3%～21%,初始温度140℃～370℃）的钠滴氧化燃烧过程进行分析,之后对相应的实验数据分析,最后分析了空间温度分布特性。实验结果表明:钠滴燃烧分三个阶段并且有锥状氧化物生成;当氧浓度至少为4%时钠滴才能发生燃烧;当氧浓度等于或高于12%时钠滴将充分燃烧最高温度基本可升至600～800℃;钠滴初始温度在200℃以下时很难点燃,当有扰动破坏了表面的氧化层结构时,钠滴也会逐渐燃烧。钠滴燃烧属于气相区燃烧,每个阶段对应的能量方程也不相同。钠滴点燃温度随着氧浓度的减小而增大,高环境温度有利于钠滴的点燃。空间实验中,空间温升滞后于钠滴温升。空间温度随着初始温度的升高而升高,钠滴燃烧时相对上方的空间温度较高,距离钠滴中心1Omm处温度升温明...
【文章来源】：哈尔滨工程大学黑龙江省 211工程院校
【文章页数】：72 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２．２坩埚??钠滴的生成坩埚如图２．２所示，图中显示的是单钠滴坩埚的尺寸（喷嘴内径??
??２．１．２环境气体控制系统??环境气体控制系统如图２．３所示，它是由９９．９９９％高纯氩，９９％普氮以及空气组成。??３??一?Ａ?５??！?Ｋ?４??！?！?！??Ｉ?Ｉ?ｆ?１／＾??Ｉ?１??ｋ?１?ｊ?，??ｍ?ｕ／—?ｍ?Ｊｉ?ｈ??飞飞广?ｎ??！??＆?ｉｌ?２??ｉ?ｉ?／??ｉ?ｉ??ｉ?ｉ?ＬＪ??ｉ?ｉ??Ｉ——氮气２——氩气３——空气泵４——混合器５——混合气泵??６——氧浓度仪７——宇套箱ａ－ｐ为阀门??图２．３环境气体控制系统??首先通过高纯氩控制整个实验环境保护钠滴的顺利形成从而避免被氧化。由于燃烧??容器放在手套箱内，通过不断通入高纯氩手套箱里面的氧含量可以控制在４％以下。通??过混合氮气和标准空气（氧气：２０％体积，氮气：８０％体积）可以提供钠滴燃烧实验用??的初始氧气浓度的混合气体（４％—２１％）。其中混合气体的氧浓度可以通过氧浓度仪６??进行测量，此时关闭阀门ｅ，打开上部阀门ｃ，?ｄ，?ｎ（其中阀门ｎ通向室内空气），以及空气??栗（７０Ｌ／ｍｉｎ，８５Ｗ）和氮气，通过调节ｂ和ａ的大小使混合气体通过混合器混合均勾之后通??过氧浓度仪６得到想要的氧浓度。当达到理想氧浓度时关闭阀门ｎ打开通向燃烧室的阀??门ｐ就可以将氧送进燃烧室。调节阀ｊ，ｋ，ｍ分别通向有机玻璃罩，燃烧室以及手套箱。??１１??
—折流板８——抽气栗９——管道１０—－７Ｘ??图２．４排气水洗系统??排气水洗装置如图２．４，由于钠燃烧实验后会产生钠气溶胶以及烟气对人体有害??［４６＿４８］，因此在实验时将燃烧系统通过增加废气排放管道，管道接到一个水洗喷淋装置中，??水洗喷淋装置分为上下箱体它们通过凸起的管道相连，上箱体由喷雾头、折流板组成，??下部的循环水正好淹没凸起管道，折流板能够让废气充分接触过滤水。??２．１．４数据采集及录像系统??实验中的数据采集系统统一使用Ｈ１ＯＫＩ－ＬＲ８４０２型多通道在线数据采集仪，该数据??采集板的温度测量精度为±〇．８°Ｃ，采集数据最小间隔为２０ｍｓ，并可以测量环境湿度。数??据采集板的测量量程为－ｌ〇〇°Ｃ到１３５０Ｔ：。操作软件为Ｌｏｇｇｅｒ?Ｕｔｉｌｉｔｙ，通过该软件可以将??测量结果放在显示屏上如图２．５所示，并可以将数据保存为Ｅｘｃｅｌ表格形式。??■?１２??
【参考文献】：
期刊论文
[1]钠滴氧化燃烧特性的实验研究[J]. 张智刚,孙树斌,刘翀翀,汤烨鑫. 原子能科学技术. 2015(04)
[2]钠滴燃烧仿真模型研究[J]. 王超,张智刚,彭康玮,孙树斌. 原子能科学技术. 2014(07)
[3]我国快堆技术发展和核能可持续应用[J]. 徐銤. 现代物理知识. 2011(03)
[4]钠喷射火灾实验研究[J]. 杜海鸥,王荣东,胡文军. 核科学与工程. 2011(01)
[5]新一代钠冷快堆及特高温堆的研发[J]. 王洲. 核科学与工程. 2008(03)
本文编号：3348375
【文章来源】：哈尔滨工程大学黑龙江省 211工程院校
【文章页数】：72 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２．２坩埚??钠滴的生成坩埚如图２．２所示，图中显示的是单钠滴坩埚的尺寸（喷嘴内径??
??２．１．２环境气体控制系统??环境气体控制系统如图２．３所示，它是由９９．９９９％高纯氩，９９％普氮以及空气组成。??３??一?Ａ?５??！?Ｋ?４??！?！?！??Ｉ?Ｉ?ｆ?１／＾??Ｉ?１??ｋ?１?ｊ?，??ｍ?ｕ／—?ｍ?Ｊｉ?ｈ??飞飞广?ｎ??！??＆?ｉｌ?２??ｉ?ｉ?／??ｉ?ｉ??ｉ?ｉ?ＬＪ??ｉ?ｉ??Ｉ——氮气２——氩气３——空气泵４——混合器５——混合气泵??６——氧浓度仪７——宇套箱ａ－ｐ为阀门??图２．３环境气体控制系统??首先通过高纯氩控制整个实验环境保护钠滴的顺利形成从而避免被氧化。由于燃烧??容器放在手套箱内，通过不断通入高纯氩手套箱里面的氧含量可以控制在４％以下。通??过混合氮气和标准空气（氧气：２０％体积，氮气：８０％体积）可以提供钠滴燃烧实验用??的初始氧气浓度的混合气体（４％—２１％）。其中混合气体的氧浓度可以通过氧浓度仪６??进行测量，此时关闭阀门ｅ，打开上部阀门ｃ，?ｄ，?ｎ（其中阀门ｎ通向室内空气），以及空气??栗（７０Ｌ／ｍｉｎ，８５Ｗ）和氮气，通过调节ｂ和ａ的大小使混合气体通过混合器混合均勾之后通??过氧浓度仪６得到想要的氧浓度。当达到理想氧浓度时关闭阀门ｎ打开通向燃烧室的阀??门ｐ就可以将氧送进燃烧室。调节阀ｊ，ｋ，ｍ分别通向有机玻璃罩，燃烧室以及手套箱。??１１??
—折流板８——抽气栗９——管道１０—－７Ｘ??图２．４排气水洗系统??排气水洗装置如图２．４，由于钠燃烧实验后会产生钠气溶胶以及烟气对人体有害??［４６＿４８］，因此在实验时将燃烧系统通过增加废气排放管道，管道接到一个水洗喷淋装置中，??水洗喷淋装置分为上下箱体它们通过凸起的管道相连，上箱体由喷雾头、折流板组成，??下部的循环水正好淹没凸起管道，折流板能够让废气充分接触过滤水。??２．１．４数据采集及录像系统??实验中的数据采集系统统一使用Ｈ１ＯＫＩ－ＬＲ８４０２型多通道在线数据采集仪，该数据??采集板的温度测量精度为±〇．８°Ｃ，采集数据最小间隔为２０ｍｓ，并可以测量环境湿度。数??据采集板的测量量程为－ｌ〇〇°Ｃ到１３５０Ｔ：。操作软件为Ｌｏｇｇｅｒ?Ｕｔｉｌｉｔｙ，通过该软件可以将??测量结果放在显示屏上如图２．５所示，并可以将数据保存为Ｅｘｃｅｌ表格形式。??■?１２??
【参考文献】：
期刊论文
[1]钠滴氧化燃烧特性的实验研究[J]. 张智刚,孙树斌,刘翀翀,汤烨鑫. 原子能科学技术. 2015(04)
[2]钠滴燃烧仿真模型研究[J]. 王超,张智刚,彭康玮,孙树斌. 原子能科学技术. 2014(07)
[3]我国快堆技术发展和核能可持续应用[J]. 徐銤. 现代物理知识. 2011(03)
[4]钠喷射火灾实验研究[J]. 杜海鸥,王荣东,胡文军. 核科学与工程. 2011(01)
[5]新一代钠冷快堆及特高温堆的研发[J]. 王洲. 核科学与工程. 2008(03)
本文编号：3348375
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