钠滴燃烧速率与空间温度分布规律的实验研究

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1、分类号：密级：UDC：编号：工学硕士学位论文钠滴燃烧速率与空间温度分布规律的实验研究硕士研究生：乔彦宇指导教师：张智刚教授学科、专业：核科学与技术论文主审人：赵强教授哈尔滨工程大学2018年3月分类号：密级：UDC：编号：工学硕士学位论文钠滴燃烧特性与空间温度分布规律的实验研究硕士研究生：乔彦宇指导教师：张智刚教授学位级别：工学硕士学科、专业：核科学与技术所在单位：核科学与技术学院论文提交日期：2018年1月5日论文答辩日期：2018年3月9日学位授予单位：哈尔滨工程大学ClassifiedIndex:U.D.C:ADissertationforth

2、eDegreeofM.EngExperimentalstudyonsodiumdropletcombustionrateandthespatialtemperaturedistributioncharacteristicsCandidate:QiaoYan-yuSupervisor:Prof.ZhangZhi-gangAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringSpecialty:NuclearScienceandTechnologyDateofSubmission:Jan5.2018DateofOralE

3、xamination:Mar9.2018University:HarbinEngineeringUniversity哈尔滨工程大学学位论文原创性声明本人郑重声明：本论文的所有工作，是在导师的指导下，由作者本人独立完成的。有关观点、方法、数据和文献的引用已在文中指出，并与参考文献相对应。除文中已注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经公开发表的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。作者（签字）：日期：年月日哈尔滨工程大学学位论文授权使用声明本人完全了解学校保护知识

4、产权的有关规定，即研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权属于哈尔滨工程大学。哈尔滨工程大学有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件。本人允许哈尔滨工程大学将论文的部分或全部内容编入有关数据库进行检索，可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文，可以公布论文的全部内容。同时本人保证毕业后结合学位论文研究课题再撰写的论文一律注明作者第一署名单位为哈尔滨工程大学。涉密学位论文待解密后适用本声明。本论文（□在授予学位后即可□在授予学位12个月后□解密后）由哈尔滨工程大学送交有关部门进行保存、汇编等。作者（签字）：导师（签字）：日期：年月日年

5、月日钠滴燃烧速率与空间温度分布特性的实验研究摘要钠冷快堆是第四代反应堆中较为现实的一种新堆型。液态钠由于其优良的热工水力特性常作为钠冷快堆冷却剂，但其化学性质活泼，与空气和水的反应能力很强，高温的液态钠泄漏后可能会造成严重的火灾事故。目前的钠火事故中，几乎都涉及到钠滴燃烧。本文针对不同初始温度（200℃~400℃）、通入不同氧浓度（4%~21%）气体的单一钠滴的燃烧特性和距离钠滴中心不同距离（10mm，20mm和40mm）处，不同角度（0°，15°和30°）方向上的空间温度分布规律进行了研究，并通过高速摄像机使燃烧行为可视化。根据实验结果分析，钠滴燃

6、烧过程可以分为三个阶段：表面氧化阶段、预燃阶段和燃烧阶段。不同初始温度和不同氧浓度会改变每个阶段的燃烧特性。不同阶段的钠滴适用不同的燃烧模型。实验结果和仿真计算结果都表明钠滴燃烧速率受通入气体氧浓度的影响较大，钠滴燃烧速率随着环境气体氧浓度的增加而增加。通入环境气体温度的高低不会改变钠滴燃烧过程的三个阶段，但会影响每个阶段的燃烧特性。当环境气体温度较低时（80℃），钠滴表面形成的柱状氧化物相对明显，钠滴温度开始变化比较平缓，开始燃烧后温度陡升，燃烧的持续时间较长。受到低温度环境气体的影响，钠滴燃烧过程中空间温度变化较小，空间温度分布也比较均匀。当环境

7、气体温度较高时（180℃），钠滴表面的氧化物并不明显，温度逐渐上升达到燃点后开始燃烧，但燃烧持续时间比较短，不同角度和距离处的空间温度变化较大。充分燃烧的钠滴燃烧达到的最高温度在560℃~1000℃之间。通入环境气体，钠滴温度达到一个特征温度后，空间温度才会开始变化。距离钠滴越远，受到钠滴辐射传热的影响越小，空间温度也会越小，不同角度的空间温度基本服从指数规律下降，距离钠滴10mm内空间温度变化十分剧烈；距离钠滴10mm-20mm范围内空间温度变化相对平缓；距离钠滴20mm以外不同角度的空间温度基本稳定。这些研究能为各种形式钠火事故的安全评价和防护措

8、施的研究提供技术支持。关键词：钠火；钠滴；燃烧特性；燃烧速率；空间温度分布规律哈尔滨工程大学硕士学位论文钠滴