面向壓水堆有障礙物氫氣燃燒實(shí)驗(yàn)裝置設(shè)計(jì)與數(shù)值模擬研究.pdf

1、反應(yīng)堆發(fā)生嚴(yán)重事故時(shí)可能產(chǎn)生大量的氫氣，氫氣在一定條件下可能發(fā)生燃燒甚至爆炸，嚴(yán)重威脅安全殼的完整性。繼美國三里島核事故之后，日本福島核事故再次證明氫氣燃爆會(huì)造成嚴(yán)重的后果。為了達(dá)到核電主管部門提出的力爭實(shí)現(xiàn)從設(shè)計(jì)上實(shí)際消除大量放射性物質(zhì)釋放的可能性目標(biāo)，有進(jìn)一步開展反應(yīng)堆三維氫氣安全分析并開發(fā)適用于三維氫氣安全分析的有障礙物氫氣燃燒模型的迫切需求。因此，本文開展了有障礙物氫氣燃燒實(shí)驗(yàn)裝置設(shè)計(jì)與數(shù)值模擬研究，旨在進(jìn)一步認(rèn)識(shí)有障礙物條件下

2、的氫氣燃燒行為，并為有障礙物氫氣燃燒分析模型的開發(fā)提供數(shù)據(jù)支持。
　　氫氣燃燒實(shí)驗(yàn)裝置設(shè)計(jì)是數(shù)值模擬及后續(xù)實(shí)驗(yàn)研究的基礎(chǔ)，本文首先進(jìn)行了有障礙物氫氣燃燒實(shí)驗(yàn)裝置的初步設(shè)計(jì)。實(shí)驗(yàn)裝置主要由安全罐、實(shí)驗(yàn)管段、氣體供應(yīng)系統(tǒng)、加熱保溫系統(tǒng)、點(diǎn)火設(shè)備、高速攝像機(jī)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)及其他輔助設(shè)備構(gòu)成。安全罐與實(shí)驗(yàn)管段是氫氣燃燒反應(yīng)的場所，氣體預(yù)混罐是反應(yīng)氣體的混合場所。安全罐為臥式封閉結(jié)構(gòu)，用于開展低濃度氫氣燃燒實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)管段為半封閉管道結(jié)構(gòu)，管

3、道內(nèi)布置不同結(jié)構(gòu)的障礙物，用于研究障礙物對氫氣燃燒特性的影響。安全罐與實(shí)驗(yàn)管段內(nèi)均布置有傳感器，用于測量氫氣燃燒壓力、溫度及火焰?zhèn)鞑ニ俣取?br>　　基于實(shí)驗(yàn)裝置設(shè)計(jì)開展了氫氣燃燒數(shù)值模擬研究。結(jié)果表明，半開口管道內(nèi)，障礙物會(huì)加速火焰?zhèn)鞑ィa(chǎn)生更大的燃燒壓力;障礙物布置的數(shù)量越多或其阻塞率越大，氫氣燃燒壓力越大，火焰加速越快;障礙物間距為1.5倍管道內(nèi)徑時(shí)，火焰速度及燃燒壓力達(dá)到最大值;在阻塞率相同情況下，圓形障礙物比半圓形障礙物更有利