Explozie de abur

Explozie cu abur ( Eg.  Vapor Explosion ) - o formare bruscă (rapidă) a unei cantități mari de abur într-un timp de 1 ms , însoțită de o creștere locală a presiunii, datorită transferului de energie termică (cheltuită pentru evaporarea lichidului). şi expansiunea aburului) în mecanică [1] .

Condiții pentru apariția unei explozii de abur

Pentru apariția și dezvoltarea unei explozii de abur la scară largă, sunt necesare o serie de condiții:

• formarea unui astfel de amestec de topitură și lichid de răcire a unei structuri celulare, care să fie suficient de compactă încât unda de presiune să se poată propaga în interiorul acesteia;
• amestecul trebuie să aibă o cantitate suficientă de lichid de răcire pentru a forma abur ;
• trebuie să existe un mecanism de declanșare - un impuls de presiune, care ar duce la ruperea peliculei de vapori de pe picăturile topite, o intensificare bruscă a transferului de căldură .

Etapele exploziei aburului

În fenomenul exploziei cu abur, se disting patru etape - faze:

1. ("fază de întârziere") - amestecarea lichidului de răcire și a picăturilor mari de topitură, formarea unui film de vapori pe suprafața topiturii;
2. fază de interacțiune intensă - străpungerea peliculei de vapori, fragmentarea picăturilor, apariția unei unde de șoc;
3. faza de propagare a exploziei cu abur - propagarea frontului undei de șoc, zdrobirea picăturilor de topire din cauza undei de șoc, intensificarea amestecării, creșterea energiei undei (2, 3 - faza reală a exploziei aburului)
4. faza de atenuare a impulsurilor de presiune, fierbere pe fragmente înghețate.

Explozie cu abur de lichide pure

Lichidele de înaltă puritate intră cu ușurință într-o stare supraîncălzită . Acest lucru se datorează faptului că în astfel de medii există un număr foarte mic de nuclee de bule de vapori. Cu toate acestea, dacă un lichid pur supraîncălzit intră în contact cu o structură celulară sau în interiorul acesteia apar fluxuri turbulente, atunci într-o perioadă relativ scurtă de timp numărul de nuclee crește de multe ori și începe procesul de vaporizare în ei. Debitele locale rezultate turbulizează și mai mult lichidul, ceea ce duce la creșterea intensității vaporizării și procesul se accelerează ca o avalanșă până când tot lichidul se transformă în abur.

Din acest motiv, încălzirea lichidelor pure până la punctul de fierbere este extrem de periculoasă. Majoritatea încălzitoarelor de apă de uz casnic au avertismente adecvate pentru a nu folosi apă distilată.

Explozie de abur la o centrală nucleară

În condițiile unui accident grav la o centrală nucleară, se poate produce o explozie de abur atunci când materialele topite ale miezului - coriul - vin în contact cu lichidul de răcire. Mecanismele de fragmentare a topiturii sunt asociate cu fenomene locale termice și hidrodinamice la interfața dintre topitură și lichid de răcire. Creșterea și prăbușirea periodică a bulelor de vapori, diferența de viteză a picăturii și a topirii duc la forțe care fac ca picăturile să se spargă. Undele de șoc rezultate, atunci când interacționează cu picăturile de topire, conduc, de asemenea, la fragmentarea picăturilor.

Elementele de putere ale circuitului principal de circulație al CNE funcționează în condiții dificile: niveluri ridicate de temperaturi și presiuni; solicitări termice semnificative datorate sarcinilor termice mari și gradienților de temperatură; viteze mari ale lichidului de răcire, contribuind la apariția vibrațiilor; radiatii ionizante. Prin urmare, în timpul funcționării, se acordă o atenție deosebită menținerii regimului termo-hidraulic sigur specificat. CNE au sisteme fiabile pentru monitorizarea tuturor parametrilor operaționali principali și a stării echipamentelor. Cu toate acestea, chiar și defecțiunile improbabile ale elementelor individuale ale echipamentelor sau defecțiunile sistemelor de control și reglare, sau pur și simplu o combinație aleatorie de abateri adverse ale parametrilor de regim de la condițiile normale de funcționare, pot duce la situații de urgență [2] .

Siguranța CNE se bazează pe un set de măsuri care vizează prevenirea cauzelor situațiilor de urgență și îmbunătățirea mijloacelor de protecție. Una dintre principalele probleme în evaluarea unei explozii de abur este știrea cât de repede este îndepărtată căldura dintr-o particulă topită. Un complex de studii științifice este dedicat studiului acestei probleme, în special, mecanismele de fragmentare a lichidului de răcire [3] [4] , evoluția formațiunilor de abur [5] .

Vezi și

• Explozia de vapori în expansiune de lichid în fierbere

Note

1. ↑ Kirillov P. L., Bogoslovskaya G. P. Transferul de căldură și masă în centralele nucleare. — M.: Editura, 2008—256s.
2. ↑ Transferul de căldură și masă în centralele nucleare. /B. S. Petukhov, L. G. Genin, S. A. Kovalev, S. L. Solovyov. - M .: Editura MPEI, 2003. - 548s.
3. ↑ Note despre unele aspecte ale unei explozii cu abur / Yu. A. Zeigarnik, Yu. P. Ivochkin, V. S. Grigoriev, A. A. Oksman. // TVT, 2008. - T. 46, Nr. 5. - P. 797-800.
4. ↑ Despre un posibil mecanism de inițiere (declanșare) a unei explozii de abur / V. V. Glazkov și colab. // TVT, 2006. - V. 44, Nr. 6. - P. 913-917.
5. ↑ Criofizică. Teoria cinetică moleculară . Preluat la 27 martie 2022. Arhivat din original la 23 martie 2022. (nedefinit)