圓柱罐體內(nèi)氫氣燃燒數(shù)值計算及試驗研究.pdf

1、在壓水堆核電廠發(fā)生嚴重事故時，堆芯內(nèi)金屬構(gòu)件的氧化以及堆芯熔融物與混凝土反應(yīng)會產(chǎn)生大量氫氣。氫氣在輸運過程中會和空氣中的氧氣混合，在安全殼部分空間形成可燃混合氣體。氫氣燃燒會迅速形成高溫高壓負荷，一旦發(fā)生火焰加速和燃爆轉(zhuǎn)換將嚴重危及安全殼的完整性。當前通用的嚴重事故下氫氣緩解措施是氫氣的早期點燃，這將保持氫氣只在低濃度下發(fā)生緩慢燃燒，在低壓下消除氫氣。
　　本文基于豎直放置的圓柱形壓力容器模型，利用三維流體力學(xué)程序GASFLOW計

2、算了不同氫氣和水蒸氣濃度的氫氣-空氣-水蒸汽混合氣體的燃燒過程。在計算的基礎(chǔ)上，設(shè)計并實現(xiàn)了在10％左右氫氣濃度下相應(yīng)的試驗，研究壓力容器內(nèi)的燃燒特性，并與計算結(jié)果進行比較。
　　GASFLOW計算結(jié)果顯示：低氫氣濃度的氫氣-空氣混合氣體燃燒不明顯，即使出現(xiàn)燃燒后也只是緩慢燃燒，且氫氣沒有完全燃盡；在8%-9%之間可明顯觀察到罐體內(nèi)壓力和溫度驟升，即出現(xiàn)劇烈的燃燒；在11%-12%、12%-13%之間，火焰加速準則數(shù)和燃爆轉(zhuǎn)換準則

3、數(shù)分別大于1，即在大于該濃度情況下將可能出現(xiàn)火焰加速和燃爆轉(zhuǎn)換現(xiàn)象；在低濃度和高濃度情況下可觀察到明顯不同的火焰?zhèn)鞑シ绞?；在水蒸汽存在的情況下可明顯觀察到水蒸汽對燃燒的抑制作用。
　　本文就中型壓力容器裝置設(shè)計了豎直放置的圓柱形罐體的試驗方案，試驗中相關(guān)參數(shù)如溫度、壓力、氣體成分和火焰?zhèn)鞑ニ俣鹊确謩e通過布置在罐體內(nèi)的熱電偶、壓力傳感器、氣體傳感器和光電二極管等測得。前期試驗中實現(xiàn)了氫氣濃度為9.23%的氫氣-空氣混合氣體的燃燒，對