第35卷第3期 2015年9月
核科学与工程
Nuclear Science and Engineering
Vol.35No.3
Sep.2015
水滴与液态金属锡相互作用实验研究
张荣金，李延凯，周源，林萌，杨燕华
（上海交通大学核科学与工程学院，上海200240）
摘要：相对低温的水喷射进入高温液态金属池中与液态金属锡相互接触产生剧烈沸腾和蒸发，并可能导致蒸汽爆炸从而引发安全间题。为了研究不同热工参数对水滴与液态金属锡相互作用的影响，本研究采用高速摄像仪对水滴落人高温熔融锡中相互作用过程进行了可视化研究。首先，对水滴在金属锡表面的蒸发时间进行了研究，探讨了不同金属温度条件下水滴与金属锡表面传热机理。其次，引入无量纲直径参数来定量水滴与熔融金属的反应剧烈程度，研究了水滴下落速度和金属锡温度对水滴与液态金属锡相互作用激烈程度的影响。结果表明：最小膜态沸腾温度大约为210℃左右。当金属超过270℃ 时，水滴与金属会发生激烈反应，随着金属温度和We数的增加，水滴与熔融金属锡蒸汽爆炸激烈程度增加。
关键词：可视化：热工参数；水滴与熔融金属相互作用：蒸汽爆炸
中图分类号：TL3
文章标志码：A
文章编号：0258-0918(2015)03-0568-6
Experimental Study of Thermal Interaction between
WaterDropletandMoitenTin
ZHANG Rong-jin, LI Yan-kai, ZHOU Yuan, LIN Meng, YANG Yan-hua(School of Nuclear Science and Engineering, Shanghai Jiao Tong University, Shanghai 200240, China)
Abstract: To study the effect of different parameters on thermal interaction between water droplet and molten tin, a high speed video camera is used to record the interaction behaviors when a water droplet impinges into high temperature molten tin in a thin vessel. Firstly, evaporation time about water droplet vaporization on the surface of tin was carried out. The mechanism of heat transfer between water droplet and molten tin surface was investigated. Then, a dimensionless diameter parameter was introduced to quantify the severity of the thermal interaction between water droplet and molten tin. The effects of molten tin temperature and water droplet initial velocity on severity of thermal interaction were discussed. The results shows that the minimum film boiling temperature is about 21o C. The interaction becomes intensely when the tin temperature was
收稿日期：2014-01-17；修回日期：2014-10-21
基金项目：国家科技重大专项资助项目（2011ZX06004-008）和国家科技重大专项资助项（2011ZX06004-024）
作者商介：张荣金（1988—），男，江西余平人，碳士研究生，现从事核能科学与工程方面研究 568