氣泡發(fā)生器工作特性與碎化原理.pdf

1、熔鹽堆屬于第四代反應(yīng)堆，能夠?qū)崿F(xiàn)核燃料的閉式循環(huán)，在防止核擴(kuò)散方面擁有極高的優(yōu)勢。為了保證其連續(xù)可靠地運(yùn)行，必須對液態(tài)燃料中的氙等有害氣體進(jìn)行在線處理。氣泡發(fā)生器是熔鹽堆脫氣系統(tǒng)中最關(guān)鍵的設(shè)備之一，其作用是產(chǎn)生一定尺寸且大小均勻的氦氣氣泡，然后通入到循環(huán)回路中，利用傳質(zhì)過程吸收裂變產(chǎn)生的氙和氪。氣泡發(fā)生器工作性能的優(yōu)劣直接影響到反應(yīng)堆運(yùn)行的安全性和經(jīng)濟(jì)性，研究其工作特性及其內(nèi)部氣泡的碎化原理，將有助于熔鹽堆脫氣系統(tǒng)的研發(fā)。
　　在

2、脫氣系統(tǒng)水實(shí)驗(yàn)回路的研究基礎(chǔ)上，利用數(shù)值分析方法對氣泡發(fā)生器的性能和工作原理進(jìn)行了分析。首先運(yùn)用標(biāo)準(zhǔn)的k-ε湍流模型和多相流混合模型，分析了沿氣泡發(fā)生器流動方向兩相流場的速度及壓力變化和湍動能的分布規(guī)律。速度分布表明，氣相從喉部開始沿壁面流動，在擴(kuò)張段入口處速度明顯降低，氣液之間的速度差形成的剪切作用，使得氣泡破碎；壓力分布表明，在氣泡發(fā)生器的擴(kuò)張段出口附近出現(xiàn)了壓力梯度的峰值，這與實(shí)驗(yàn)中測得的氣泡集中碎化的位置相一致，說明壓力的迅速回

3、升可能加速了氣泡的碎化；湍動能分布表明，擴(kuò)張段出口的湍動能相對較大，表明此處氣液兩相能量交換強(qiáng)烈，強(qiáng)烈的紊流作用是氣泡破碎的另外一個重要因素。
　　此外，結(jié)合實(shí)驗(yàn)中獲得的高速攝像資料，在分析氣泡在發(fā)生器中的運(yùn)動過程和碎化規(guī)律后，借助 CFD軟件，在發(fā)生器內(nèi)氣泡碎化的集中區(qū)域設(shè)置一個與氣泡尺寸相當(dāng)?shù)男∏?，以模擬該處的氣泡。通過數(shù)值計(jì)算，得到小球所受剪切力及周圍的速度場和壓力場。結(jié)果表明，在實(shí)驗(yàn)范圍水流量下，氣泡所受剪切力遠(yuǎn)大于表面張