什么是电影沸腾 - 定义

在膜沸腾过程中,热流使一层蒸汽完全覆盖在表面。这大大降低了对流系数。电影沸腾

电影沸腾

沸腾曲线 - 沸腾模式核沸腾热通量不能无限增加。在某个值,我们称之为临界热通量“(CHF.),产生的蒸汽可以在表面上形成绝缘层,这反过来又劣化了传热系数。w88优德备用网址 微博这是因为表面的大部分被蒸汽膜覆盖,其由于蒸汽的低导热率相对于液体而作用是由于蒸汽的低导热率。在达到临界热通量后立即沸腾,发生不稳定,发生过渡沸腾。从核心沸腾到的过渡到电影沸腾被称为“沸腾危机”。由于超过CHF点,传热系数减小,故w88优德备用网址 微博膜沸腾过渡通常是不可避免的。

膜沸腾-沸腾模式热通量进一步增加导致a电影使其完全覆盖表面。这大大降低了对流系数,因为蒸汽层的传热能力明显较低。w88优德备用网址 微博结果,多余的温度上升到一个非常高的值。超出了莱顿弗罗斯特点,液相与表面之间不存在接触,连续的气膜覆盖表面。在这种情况下,热传递是通过辐射和w88优德备用网址 微博传导到蒸气。如果材料不足以承受该温度,则设备将通过对材料损坏而失效。这种现象也称为烧坏。在压水反应堆,其中一个关键的安全要求(也许是最重要的)是a偏离核沸腾(DNB)在稳态运行,正常运行瞬变和预期的操作事件(AOOS)期间不会发生。如果PWRs的最低DNBR高于95/95 DNBR限值(95%可信水平下的95%概率),则燃料包壳的完整性将得到保持。由于这种现象恶化了传热系数和热通量仍然存在,然后加热w88优德备用网址 微博累积在燃料棒造成戏剧性的增长包层和燃料温度。简单地说,一个极高温温差需要将燃料棒表面产生的临界热流传递到反应堆冷却剂(通过蒸汽层)。

电影沸腾在这种情况下,当系统的压力下降或流量减少时,气泡不能迅速地从传热表面逸出。w88优德备用网址 微博同样,如果传热面温度升高,就会产生更多的气泡。w88优德备用网址 微博随着温度的持续升高,会形成更多的气泡,而不能有效地带走。气泡生长并聚集在一起,在传热表面形成一层蒸汽膜。w88优德备用网址 微博这被称为部分电影沸腾

以下部分描述:

沸腾和Condesation
水相图
水相图。
来源:维基百科CC BY-SA

在前面的章节中,我们已经讨论过对流传热w88优德备用网址 微博具有非常重要的假设。我们假设了一个单相对流热传递w88优德备用网址 微博没有任何相变。在本章中,我们专注于与之相关的对流热传递w88优德备用网址 微博液相变化。特别地,我们考虑可以发生在固体-液体或固体-蒸汽界面的过程,即,沸腾(液 - 蒸气相变)和缩合(vapor-to-liquid相变)。

在这些情况下,潜热的影响与相变关联的关联是显着的。潜热,也称为蒸发的焓,是加入或从物质中除去的热量以产生相变的变化。这种能量破坏了分子间吸引力,并且还必须提供扩展天然气所需的能量(PΔV工作)。当潜热添加,发生温度变化。

汽化潜热-水为0.1 MPa、3 MPa、16 MPa
蒸发热量随着压力的增加而减小,而沸点增加。它完全消失在称为临界点的某个点。

蒸发焓是该转换发生的压力的函数。

汽化潜热- 0.1 MPa(大气压)的水

Hlg= 2257 kJ /公斤

汽化潜热 - 3 MPa的水

Hlg= 1795 kJ /公斤

蒸发潜热-水在16兆帕(压力内加压器)

Hlg= 931 kj / kg

汽化热随着压力的增加而减少沸点增加。它在某个点完全消失临界点。在临界点以上,液相和气相是无法区分的,这种物质称为a超临界流体

超临界阶段关键点 - 分钟从液体到蒸汽状态的变化是由于沸腾是由固体表面的热传递维持的;w88优德备用网址 微博相反,缩合蒸汽与液态导致热传递到固体表面。w88优德备用网址 微博沸腾和冷凝与其他形式的对流不同,因为他们取决于蒸发潜热,这是非常高的为常见的压力因此,在恒温下沸腾和冷凝器期间可以在沸腾和缩合期间转移大量的热量。w88优德备用网址 微博传热系数,h,与之相关沸腾和冷凝通常是高得多而不是以其他形式的对流过程遇到的那些涉及单阶段。

这是由于事实,甚至在湍流,存在一个停滞的流体膜层(层叠层),其隔离热交换器的表面。这滞流膜层对对流换热系数起关键作用。w88优德备用网址 微博可以观察到,液体流向a完全停在水面上并假设相对于表面的零速度。这种现象称为无滑移条件,因此,在表面,发生能量流动纯粹通过传导。但在下一层,传导和扩散-质量运动在分子水平或宏观水平发生。由于质量运动,能量传递速率较高。写,核心沸腾在表面有效地破坏这一停滞层,因此核沸腾显著地增加了表面转移的能力热能散装液体。

沸腾的危机 - 临界热通量

干涸与DNB正如所写的,在核反应堆,限制的局限性局部热量通量对反应堆安全性的重要性是最重要的。为了压水反应堆还有沸水反应堆,有热水液现象,导致突然减少热传递效率w88优德备用网址 微博(更准确地说w88优德备用网址 微博传热系数)。这些现象发生在一定的热通量值,称为“临界热通量”。压水堆和沸水堆传热性能恶化的现象是不同的。w88优德备用网址 微博

在这两种类型的反应器中,问题或多或少与脱离核沸腾有关。核沸腾热通量不能无限增加。在某个值,我们称之为临界热通量“(CHF.),产生的蒸汽可以在表面上形成绝缘层,这反过来又劣化了传热系数。w88优德备用网址 微博立即在达到临界热通量后,沸腾变得不稳定,发生膜沸腾。从核心沸腾到薄膜沸腾的过渡称为“沸腾危机”。结果表明,PWRs和沸水式沸水堆的传热性能恶化现象是不同的。w88优德备用网址 微博

背离核状沸腾- DNB

背离核沸腾比在的情况下PWRS.,“关键安全问题”被命名为DNB(偏离核沸腾,它导致了a的形成局部蒸汽层,导致传热能力的急剧降低。w88优德备用网址 微博这种现象发生在过冷或低质量的区域中。沸腾危机的行为取决于许多流动条件(压力,温度,流速),但沸腾的危机发生在相对高的热通量下,并且似乎与邻近表面的气泡云相关。这些气泡或蒸汽薄膜减少了进入的水量。由于这种现象恶化了传热系数和热通量仍然存在,然后加热w88优德备用网址 微博累积在燃料棒造成戏剧性的增长包层和燃料温度。简单地,需要非常高的温差来将从燃料棒的表面产生的临界热通量转移到反应器冷却剂(通过蒸汽层)。

在PWR的情况下,临界流量是反环状流,而在BWRs中,临界流动通常是环空流动。图中描述了干燥后流动和dnb后流动之间的流动状态差异。在PWRS.正常操作这种流动被认为是单相的。但是人们对它的性质做了大量的研究两相流的情况下瞬变和事故(如那个冷却丧失的事故 - RCPS的基因座或旅行),对反应堆的安全具有重要意义,并须在安全分析报告(SAR)。

在压水堆中,一个关键的安全要求是在稳态运行、正常运行瞬态和预期运行事件(AOOs)中不会发生偏离核沸腾(DNB)。如果PWRs的最低DNBR高于95/95 DNBR限值(95%可信水平下的95%概率),则燃料包壳的完整性将得到保持。DNB标准是安全分析的验收标准之一,也是技术规范中的安全限值之一。

核反应堆的热流限制
核反应堆生产巨大的热量(能量)在一个体积小。能量产生的密度是非常大的这对其传热系统(反应堆冷却剂系统)提出了要求。w88优德备用网址 微博为了使反应堆在稳定状态下运行,系统中释放的所有热量都必须被移除就像它被生产出来一样快。这是通过通过液体或气体冷却剂并且通过产生热量的其他区域。传热必须w88优德备用网址 微博等于或大于发热速率或过热,并且可能发生对燃料的可能损坏。

运行中的反应堆温度在系统内逐点变化。因此,总会有一根燃料棒一个本地卷,这是而不是所有的休息。为了限制这些热的地方峰值功率限制必须引入。峰值功率限制与偏离核沸腾和可能导致燃料球熔化的条件等现象有关。

因此,必须适当限制核心内部的功率分配。这些限制通常分为两类:

干涸,bwr

流动沸腾 - 干燥在BWR中,类似的现象被称为“干涸”它直接相关流型变化在高质量区域蒸发过程中。在给定流速通过通道,压力,流量质量和线性热速率,墙壁的组合液膜可排气这堵墙可能是。在正常时,燃料表面通过沸腾冷却剂有效地冷却。然而,当热通量超过a时临界值(CHF -临界热通量)的流型可以达到干涸条件(液体薄膜消失)。从燃料表w88优德备用网址 微博面到冷却剂的传热恶化,其结果是a燃料表面温度急剧升高。在高质量区域,危机发生在较低的热通量。由于汽心流速高,chf后换热效果明显好于低质量临界通量(即PWRs升温较快)。w88优德备用网址 微博

从薄膜沸腾 - leidfrovt点出发

莱顿弗罗斯特点莱顿弗罗斯特点,它对应于最小的热量通量,具有实际意义,因为它代表了膜沸腾状态下热通量的下限。如果热流低于这个最小值,薄膜就会坍塌,导致表面冷却,核沸腾重新开始。因此,在这一点上,回到核沸腾状态(RNB)发生。术语淬火,最小热量通量,返回核心沸腾,脱离薄膜沸腾,薄膜沸腾塌陷和莱顿弗罗斯特点,以互换地用于指代各种形式的重新润湿,但它们并不是同义词。

使用稳定性理论,Zuber派生了最小热通量的以下表达式(和对应莱顿弗罗斯特点)对于大型水平板:

莱恩弗洛斯特点 - 方程式

在哪里

  • 问:最小值- 最小热量[w / m2]
  • HFG.- 蒸发焓,j / kg
  • g -重力加速度m/s2
  • ρlgydF4y2Ba- 液体kg / m的密度3.
  • ρV.- 蒸气密度kg / m3.
  • Σ - 表面张力 - 液 - 蒸汽接口n / m
参考:
w88优德备用网址 微博热传递:
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参见:

沸腾和冷凝

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