海洋条件对液滴喷射蒸汽-不凝性气体相变及传热特性的影响研究

基本信息
批准号:51809249
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:22.00
负责人:闫超星
学科分类:
依托单位:中国舰船研究设计中心
批准年份:2018
结题年份:2021
起止时间:2019-01-01 - 2021-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:黄国华,王佳林,刘成洋,薛梅新,李梦暄,杨亚婷,方茂瑶
关键词:
蒸汽不凝性气体海洋条件喷淋液滴传热特性相变
结项摘要

In the case of loss of coolant accident and main steam line break accident in reactor cabin, the safety spray system of the ship shall spray cooling water in order to achieve the purpose of cooling and depressurization by condensing the steam. The present research concerns on the dynamic thermodynamic phase transition of spray droplets jet into steam-non-condensable gas under ocean condition. The evaporative condensation model expressing the heat and mass transfer between vapor and liquid phase is introduced to establish the kinetic model and thermodynamic phase transition model coupling many influence factors including vapor condensation and droplet evaporation and existence of non-condensable gas. On this basis, the dynamics model and thermodynamic heat transfer model of the droplets jet into steam-non-condensable gas are established with superposition of transient oceanic force field. Through the theoretical analysis, CFD numerical calculation and experimental verification, the influence laws of the oceanic parameters, injection conditions, settlement height, proportion of the steam and non-condensable gas on the phase transition and heat transfer are revealed. Suggestions and ways to enhance the heat transfer between steam and non-condensable gas and jetting droplets would be given. Scientific criteria for optimizing the design of safety system in marine reactor room and enhancing safety of system would also be put forward.

在堆舱内发生失水事故或者主蒸汽管道破裂事故时,船用安全喷淋系统向堆舱内喷淋冷却水,冷凝泄漏工质产生的蒸汽达到降温降压的目的。本项目以海洋条件下喷淋液滴喷射高温高压蒸汽-不凝性气体动态热力学相变过程为研究对象,引入表达汽液相间热质传递的蒸发冷凝模型,建立耦合蒸汽冷凝、液滴蒸发、不凝性气体存在多因素影响下的动力学模型和热力学相变模型。在此基础上,叠加海洋条件瞬变力场作用,构建海洋条件下液滴喷射的动力学模型和热力学传热模型。通过理论分析、CFD数值计算与实验验证,全面揭示海洋参数、喷射条件、沉降高度、蒸汽-不凝性气体混合物配比对液滴喷射蒸汽-不凝性气体直接接触相变传热的影响规律,综合提出液滴与蒸汽-不凝性气体间强化传热的合理化建议与途径,为优化船用堆舱安全系统设计,提升系统安全性提供科学判据。

项目摘要

在堆舱内发生失水事故或者主蒸汽管道破裂事故时,船用安全喷淋系统向堆舱内喷淋冷却水,冷凝泄漏工质产生的蒸汽达到降温降压的目的。本项目以海洋条件下喷淋液滴喷射高温高压蒸汽-不凝性气体动态热力学相变过程为研究对象,引入表达汽液相间热质传递的蒸发冷凝模型,建立耦合蒸汽冷凝、液滴蒸发、不凝性气体存在多因素影响下的动力学模型和热力学相变模型。在此基础上,叠加海洋条件瞬变力场作用,构建海洋条件下液滴喷射的动力学模型和热力学传热模型。通过理论分析、CFD数值计算与实验验证,全面揭示海洋参数、喷射条件、沉降高度、蒸汽-不凝性气体混合物配比对液滴喷射蒸汽-不凝性气体直接接触相变传热的影响规律,综合提出强化液滴喷射蒸汽-不凝性气体传热的合理化建议与途径,为优化堆舱安全系统设计,提升系统安全性提供科学判据。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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