【摘要】：嚴重事故條件下,安全殼過濾排放系統(tǒng)能夠有效降低放射性物質(zhì)泄露到環(huán)境中的風險。鼓泡式過濾器除具有熱容量大、容塵量大、可靠性高等濕式過濾手段所固有的優(yōu)點外,對甲基碘等難于去除的放射性氣體具有較理想的過濾效率,現(xiàn)已在安全殼過濾排放系統(tǒng)得到應用。多孔孔板作為鼓泡式過濾器的核心部件,具有結(jié)構(gòu)簡單、易加工、不易堵塞等優(yōu)點。本文利用可視化實驗系統(tǒng)對多孔孔板特性開展實驗研究,結(jié)合實驗結(jié)果,建立了描述多孔孔板鼓泡過程的理論模型,為多孔孔板的結(jié)構(gòu)設計提供理論依據(jù)。本文針對氣泡聚合現(xiàn)象、氣腔滲液現(xiàn)象和氣泡脫離體積等直接影響鼓泡器曝氣性能的鼓泡特性進行研究,重點分析了孔徑、孔間距、孔板厚度、開孔數(shù)量、氣腔體積及狀態(tài)等鼓泡器結(jié)構(gòu)參數(shù)和氣體流量、液相溫度、液相組分、孔板淹沒深度等運行參數(shù)的影響。根據(jù)可視化實驗結(jié)果,對孔板附近氣泡聚合行為進行了分類�；跉馀菥酆项愋�,制定了合理的氣泡聚合效率統(tǒng)計方法。研究結(jié)果表明:氣泡聚合效率隨著氣體流量增加和孔間距減小而明顯增大;孔板開孔數(shù)量增加導致孔板附近擾動增強,聚合效率隨之下降;液相中含有無機鹽、乙醇和表面活性劑時,氣泡聚合受到抑制;不同種類的添加劑對氣泡聚合的抑制效果相差較大,具有揮發(fā)性的添加劑對氣泡聚合抑制作用最大。以伽利略數(shù)、邦德數(shù)為特征量定義了氣泡聚合時間,可以看出,聚合效率隨聚合時間增加成對數(shù)規(guī)律下降。根據(jù)實驗結(jié)果建立計算多孔孔板附近氣泡聚合效率的關系式。氣腔滲液過程持續(xù)時間較短,多數(shù)情況下不超過30分鐘,即已達到滿水狀態(tài)。在此狀態(tài)下,多孔鼓泡受到抑制,孔板曝氣性能下降。氣泡聚合現(xiàn)象對滲液速率產(chǎn)生明顯影響,孔間距減小導致氣泡聚合增大,進而導致滲液速率上升。當孔板淹沒深度大于1cm時,淹沒深度對滲液速率沒有影響。氣腔滲液速率隨氣體流量、開孔數(shù)量、孔板厚度等參數(shù)的變化是非單調(diào)的,隨著三個參量中任意一個增加,滲液速率均先增大后減小。氣泡脫離體積主要受氣腔壓力變化的影響,而氣腔壓力變化取決于氣腔體積和氣體流量的相對關系。當氣腔壓力狀態(tài)為恒壓區(qū)時,平均氣泡脫離體積不隨氣體流量的變化而發(fā)生改變;當氣腔壓力狀態(tài)處于過渡區(qū)時,平均氣泡脫離體積隨氣體流量的增加而增大。恒壓區(qū)和過渡區(qū)之間的轉(zhuǎn)換氣體流量隨孔板開孔數(shù)量增加而增大。利用本文提出的氣泡聚合效率計算關系式和描述多孔孔板鼓泡過程的理論模型對多孔孔板進行設計,可有效避免多孔孔板鼓泡過程中出現(xiàn)氣泡聚合現(xiàn)象和氣腔滲液現(xiàn)象并保證氣腔壓力變化處于恒壓區(qū)。
【學位授予單位】：哈爾濱工程大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TL364.3
【圖文】：

主要由供氣管路、溫控裝置、鼓泡器以及可視化拍攝系統(tǒng)組成。圖 2.1 可視化實驗裝置示意圖2.1.1 供氣管路供氣管路主要包括空氣壓縮機、儲氣罐、針閥、球閥、氣體流量計以及聯(lián)通各部件的相應管道�？諝鈮嚎s機將空氣打入儲氣罐內(nèi)，儲氣罐內(nèi)氣體依次流經(jīng)球閥、氣體流量計和針閥進入鼓泡器氣腔中，進而為鼓泡器鼓泡提供持續(xù)氣源。儲氣罐體積為 2m3，該容積可以保證在實驗過程中儲氣罐內(nèi)壓力基本不變，為實驗提供壓力穩(wěn)定的氣源。通過切換球閥狀態(tài)來實現(xiàn)供氣管路的快速通斷，氣體流量大小由針閥進行調(diào)節(jié)。實驗時，球閥處于常開狀態(tài)，所以針閥還起到節(jié)流降壓的作用。在氣體流經(jīng)針閥前，利用氣體流量計對氣體流量進行測量。盡管在鼓泡過程中，氣腔內(nèi)壓力不可避免地會出現(xiàn)波動，但本

t1 p12W Wlσ = 鉑金板電子天平示數(shù)，N。p1W 為鉑與溶液接觸的濕周，m。為利用不同運動粘度的液體在毛細流經(jīng)一段固定距離的平均流動時間度。t tv = Cτmm2/s2。tτ 為 t℃下液體的流經(jīng)一段

圖 2.4 運動粘度測量儀氣泡體積圖像處理程序（自適應切片法）對低氣體流量氣泡脫離體積[49]。如圖 2.5 所示，該處理方法進行預處理以提高圖像質(zhì)量，以便于后續(xù)提取消除圖像中背景信息的干擾。在拍攝過程中，小物體會對氣泡輪廓的識別產(chǎn)生干擾，又很難濾對圖像進行降噪處理。在消除干擾信息后，，并提取氣泡輪廓的完整信息；第二部分是利位置，進而尋找到氣泡對稱軸線；第三部分是利定義的圓形度大小來判斷氣泡形狀，進而確定積并求和得到氣泡總體積。當氣體流量較大時

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