【摘要】：熔鹽堆在運行過程必須不斷地去除氙等氣體裂變產(chǎn)物。氣泡發(fā)生器是熔鹽堆除氣系統(tǒng)重要裝置之一,其作用是通過連續(xù)向回路中注入一定尺寸和數(shù)量的小氣泡,均布在熔鹽中的氣泡會在擴散作用下吸收熔鹽中的氙、氪等裂變產(chǎn)物,含有這些毒物的氣泡最終會再被分離出來,從而達到除去有害氣體的目的。在橡樹嶺國家實驗室設(shè)計的基礎(chǔ)上,本文為釷基熔鹽研究堆脫氣系統(tǒng)設(shè)計了氣泡發(fā)生器試驗件,并在專門建造的水回路中對其工作特性進行了研究,掌握了文丘里式氣泡發(fā)生器的工作原理、特點和關(guān)鍵參數(shù)。氣泡發(fā)生器采用文丘里管結(jié)構(gòu),利用擴張段產(chǎn)生的強烈湍流,將連續(xù)氣相碎化成微小氣泡。通過實驗改進喉部直徑和進氣孔數(shù)量和大小得到滿足設(shè)計要求的最佳設(shè)計參數(shù)。由于文丘里管利用有機玻璃材料加工而成,所以其氣泡碎化過程完全可視化,通過高速攝像采集系統(tǒng)對發(fā)生器的氣泡碎化及氣泡分布和運動過程等進行了記錄和分析,獲得了截面含氣率、滑速比、氣泡尺寸分布等主要參數(shù),分析氣液相流速對于碎化后氣泡大小的影響。實驗結(jié)果表明,截面含氣率在0.1%～0.2%范圍內(nèi)時,氣泡發(fā)生器產(chǎn)生的氣泡直徑在0.5～0.6mm之間,且大小分布均勻,滿足設(shè)計要求。運用FLUENT軟件模擬和研究了兩種假設(shè)條件下氣泡發(fā)生器內(nèi)的流場分布,分析文丘里管式氣泡發(fā)生器內(nèi)氣泡的碎化原理。由于氣泡發(fā)生器內(nèi)的截面含氣率很低,氣泡對水的流動過程影響極小,所以,可忽略氣相的影響,通過分析氣泡發(fā)生器內(nèi)單相紊流的流動情況,嘗試分析氣泡破碎的原因,然后,在氣泡碎化的集中區(qū)域設(shè)置一小球,來模擬該處的氣泡。通過數(shù)值計算,得到小球周圍的壓力場、速度場,并在此基礎(chǔ)上分析小球的受力情況。分析結(jié)果表明,小球底部和頂部間的壓差很大,導致氣泡減速,最終,氣泡在壓差和局部受力不穩(wěn)定的共同作用下發(fā)生變形直至破碎。
【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】：2014
【分類號】：TL426
【圖文】：

設(shè)備：氣泡發(fā)生器和氣泡分離器。氣泡發(fā)生器的作用是產(chǎn)生直徑足夠小且分布均勻的氣逡逑泡，用以吸收反應(yīng)堆中產(chǎn)生的裂變氣體。氣泡發(fā)生器和分離器位于主回路中的一個旁流逡逑回路中，如圖１．１所示，旁流回路的流量約為總回路的１０％。氣泡發(fā)生器產(chǎn)生的氣泡大小逡逑直接影響到回路中氙的濃度，氣泡直徑越小，氣泡與氙的接觸面積越大，更容易吸收回逡逑路中的氙。逡逑１．２國內(nèi)外研究現(xiàn)狀逡逑１．２．１熔鹽堆氣泡發(fā)生器逡逑熔鹽堆中氣泡發(fā)生器的作用就是產(chǎn)生直徑足夠小的氣泡，其必須滿足以下設(shè)計要逡逑求：逡逑１）氣泡發(fā)生器的尺寸能夠適用于熔鹽堆；逡逑２逡逑

邐�。欤邋澹桑停哄义吓披}罐逡逑圖１．１熔鹽堆脫氣系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖逡逑熔鹽堆脫氣系統(tǒng)去除裂變氣體的方法就是向燃料鹽中通入一定量含氣率的氦氣氣逡逑泡，氣泡進入燃料鹽回路，通過質(zhì)量轉(zhuǎn)移吸收裂變產(chǎn)生的氙和氪，富含裂變產(chǎn)物氣體的逡逑氣泡再經(jīng)過氣泡分離器分離從而達到除去了氙和氪的目的［５］。脫氣系統(tǒng)包含兩個重要的逡逑設(shè)備：氣泡發(fā)生器和氣泡分離器。氣泡發(fā)生器的作用是產(chǎn)生直徑足夠小且分布均勻的氣逡逑泡，用以吸收反應(yīng)堆中產(chǎn)生的裂變氣體。氣泡發(fā)生器和分離器位于主回路中的一個旁流逡逑回路中，如圖１．１所示，旁流回路的流量約為總回路的１０％。氣泡發(fā)生器產(chǎn)生的氣泡大小逡逑直接影響到回路中氙的濃度，氣泡直徑越小，氣泡與氙的接觸面積越大，更容易吸收回逡逑路中的氙。逡逑１．２國內(nèi)外研究現(xiàn)狀逡逑１．２．１熔鹽堆氣泡發(fā)生器逡逑熔鹽堆中氣泡發(fā)生器的作用就是產(chǎn)生直徑足夠小的氣泡，其必須滿足以下設(shè)計要逡逑求：逡逑１）氣泡發(fā)生器的尺寸能夠適用于熔鹽堆；逡逑２逡逑

Ｊ邐＾＾＾、、、＇、、＇、……、、逡逑導樹佊璃管效}欲欲欲}＾逡逑圖１．３內(nèi)置淚狀物式氣泡發(fā)生器逡逑內(nèi)置淚滴狀阻流件的氣泡發(fā)生器其實是一種變形的文丘里管［１２］，其設(shè)計如圖１．３所逡逑示，內(nèi)置物直徑最大處與管內(nèi)壁的間隙就相當于文丘里管的喉部，此處流體速度最高，逡逑氣體通過喉部的４８個直徑為０．４ｍｍ的小孔通入管內(nèi)，淚滴狀內(nèi)置物的４８小孔分別產(chǎn)生一逡逑股連續(xù)的氣柱并延伸到擴散區(qū)域，擴散區(qū)域的紊流作用，將氣柱打碎，形成大量小氣泡。逡逑氣泡直徑的大小與很多因素有關(guān)，這種氣泡發(fā)生器的水實驗結(jié)果表明，產(chǎn)生的氣泡尺寸逡逑與通氣速度無關(guān)，與水流速成反比，而且與喉部小孔的大小并無太大關(guān)系。實驗表明產(chǎn)逡逑生的氣泡尺寸與內(nèi)置物的喉部間隙尺寸有很大的關(guān)系，實驗得出的關(guān)系式如下：氣泡直逡逑徑＝０．２５ｘ喉部尺寸。由于需要的氣泡直徑是０．５ｍｍ，那么喉部間隙應(yīng)該為２ｍｍ左右。逡逑在進行水實驗時

【引證文獻】

相關(guān)碩士學位論文 前3條

1 丁國棟;氣旋浮除油裝置主體設(shè)備及配套微氣泡發(fā)生器研究[D];北京化工大學;2018年

2 李鑫;重型半掛式液罐車罐內(nèi)液體晃動與防晃板設(shè)置研究[D];廣西大學;2017年

3 安杉;立式兩級氣旋浮設(shè)備開發(fā)及相關(guān)問題研究[D];北京化工大學;2017年

本文編號：2795359