堆芯熔融物堆內(nèi)滯留(In-Vessel Retention,IVR)策略是目前核電嚴(yán)重事故緩解的重要策略之一。其實現(xiàn)的關(guān)鍵是控制事故發(fā)生時壓力容器下封頭各部位的臨界熱流密度(Critical Heat Flux,CHF)大于當(dāng)?shù)貙嶋H熱流密度。隨著核電廠功率水平的提高,IVR策略的有效性受到反應(yīng)堆壓力容器外壁面CHF的限制。表面特性是臨界熱流密度的重要影響因素,研究表面特性對加熱面向下的沸騰臨界熱流密度的影響對于探尋提高壓力容器下表面臨界熱流密度的方法,進(jìn)而為堆芯熔融物堆內(nèi)滯留策略成功實施提供更大熱流密度余裕的方法具有重要意義。本文以尺寸200 mm×50 mm×0.97 mm的316不銹鋼板為加熱表面,以去離子水為工質(zhì),通過流動沸騰實驗研究了0°(下朝向)、10°、18°、26°、34°、42°、54°、62°、70°、78°、82°、90°(豎直)等加熱面傾角下的沸騰臨界熱流密度及傳熱情況,分別通過池沸騰實驗和流動沸騰實驗研究了0.498μm、1.3μm、2.3μm、3.2μm、4.3μm、6.3μm、9.3μm等粗糙度條件下的沸騰臨界熱流密度。實驗結(jié)果表明,流動沸騰實驗中,0°到42°范圍內(nèi),CHF隨加熱面傾角增大而增大,沸騰換熱系數(shù)隨加熱面傾角增大而減小。而54°到90°范圍內(nèi),除70°和90°時CHF異常高外,CHF則隨加熱面傾角增大呈現(xiàn)減小趨勢,沸騰換熱系數(shù)依然隨加熱面傾角增大而減小。粗糙度的實驗中,流動沸騰與池沸騰實驗CHF隨粗糙度變化的趨勢一致,流動沸騰實驗CHF整體高于池沸騰。對于流動沸騰實驗和池沸騰實驗,粗糙度在2.3μm以前,隨粗糙度增大,CHF增大,但粗糙度一旦大于3.2μm,增大粗糙度對CHF的無提升作用。增大加熱面傾角,同一粗糙度對應(yīng)的CHF增大,但CHF隨粗糙度變化的趨勢不變。
【學(xué)位單位】：清華大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2017
【中圖分類】：TM623
【文章目錄】：
摘要
abstract
第1章 引言
    1.1 課題研究背景及意義
    1.2 加熱面傾角影響的相關(guān)研究現(xiàn)狀
        1.2.1 實驗研究
        1.2.2 CHF觸發(fā)機(jī)理
        1.2.3 加熱面傾角相關(guān)CHF預(yù)測模型
        1.2.4 小結(jié)
    1.3 加熱面粗糙度影響的相關(guān)研究現(xiàn)狀
        1.3.1 實驗研究
        1.3.2 理論研究
        1.3.3 小結(jié)
    1.4 本文主要研究內(nèi)容
第2章 CHF一維機(jī)理探究實驗臺
    2.1 實驗本體
        2.1.1 實驗板的加工和連接
        2.1.2 表面粗糙度的加工
    2.2 流動沸騰實驗臺
    2.3 池沸騰實驗臺
    2.4 實驗數(shù)據(jù)采集
        2.4.1 CHF判斷
        2.4.2 實驗數(shù)據(jù)的采集
        2.4.3 實驗數(shù)據(jù)的處理
    2.5 實驗步驟與方法
        2.5.1 流動沸騰實驗步驟
        2.5.2 池沸騰實驗步驟
    2.6 實驗工況選定
        2.6.1 加熱面傾角影響的實驗工況
        2.6.2 加熱面粗糙度影響的實驗工況
第3章 加熱面傾角影響的實驗結(jié)果
    3.1 本章引論
    3.2 CHF隨加熱面傾角變化趨勢
    3.3 流動沸騰換熱系數(shù)隨加熱面傾角變化趨勢
    3.4 實驗結(jié)果分析
    3.5 CHF預(yù)測模型研究
    3.6 本章小結(jié)
第4章 加熱面粗糙度影響的實驗結(jié)果
    4.1 本章引論
    4.2 加熱面燒毀實驗現(xiàn)象
    4.3 加熱面粗糙度對CHF影響的實驗結(jié)果
        4.3.1 池沸騰實驗結(jié)果
        4.3.2 流動沸騰實驗結(jié)果
        4.3.3 池沸騰與流動沸騰實驗結(jié)果對比
        4.3.4 傾角34°下流動沸騰時粗糙度影響實驗
    4.4 靜態(tài)接觸角對沸騰特性影響的分析
    4.5 本章小結(jié)
第5章 總結(jié)與展望
    5.1 總結(jié)
    5.2 展望
參考文獻(xiàn)
致謝
個人簡歷、在學(xué)期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與研究成果

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本文編號：2838995