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高温液钠在不锈钢丝网吸液芯中毛细特性研究

朱怡儒 马誉高 张卢腾 席治国 唐思邈 马在勇 潘良明 张卓华 丁书华

朱怡儒, 马誉高, 张卢腾, 席治国, 唐思邈, 马在勇, 潘良明, 张卓华, 丁书华. 高温液钠在不锈钢丝网吸液芯中毛细特性研究[J]. 核动力工程, 2024, 45(2): 110-115. doi: 10.13832/j.jnpe.2024.02.0110
引用本文: 朱怡儒, 马誉高, 张卢腾, 席治国, 唐思邈, 马在勇, 潘良明, 张卓华, 丁书华. 高温液钠在不锈钢丝网吸液芯中毛细特性研究[J]. 核动力工程, 2024, 45(2): 110-115. doi: 10.13832/j.jnpe.2024.02.0110
Zhu Yiru, Ma Yugao, Zhang Luteng, Xi Zhiguo, Tang Simiao, Ma Zaiyong, Pan Liangming, Zhang Zhuohua, Ding Shuhua. Study on Capillary Characteristics of High Temperature Liquid Sodium in Stainless Steel Wire Mesh Wick[J]. Nuclear Power Engineering, 2024, 45(2): 110-115. doi: 10.13832/j.jnpe.2024.02.0110
Citation: Zhu Yiru, Ma Yugao, Zhang Luteng, Xi Zhiguo, Tang Simiao, Ma Zaiyong, Pan Liangming, Zhang Zhuohua, Ding Shuhua. Study on Capillary Characteristics of High Temperature Liquid Sodium in Stainless Steel Wire Mesh Wick[J]. Nuclear Power Engineering, 2024, 45(2): 110-115. doi: 10.13832/j.jnpe.2024.02.0110

高温液钠在不锈钢丝网吸液芯中毛细特性研究

doi: 10.13832/j.jnpe.2024.02.0110
基金项目: 国家自然科学基金(12305174);中国博士后科学基金(2023M730397);重庆市自然科学基金(2023NSCQ-BHX0243)
详细信息
    作者简介:

    朱怡儒(1999—),男,硕士研究生,现主要从事核反应堆热工水力分析方面研究,E-mail: zhuyiru912@163.com

    通讯作者:

    张卢腾,E-mail: ltzhang@cqu.edu.cn

  • 中图分类号: TL334

Study on Capillary Characteristics of High Temperature Liquid Sodium in Stainless Steel Wire Mesh Wick

  • 摘要: 碱金属高温热管吸液芯的毛细特性对于热管的正常运行具有重要意义。本文采用毛细上升法和称重法在手套箱中开展了高温液态金属钠(简称液钠)在不同目数的304不锈钢丝网吸液芯中毛细特性的实验研究。实验获得了不同温度阶段下吸液芯毛细性能的变化规律,结果表明:在低于460℃阶段,吸液芯毛细性能提升有限,这是由于不锈钢表面Cr2O3氧化膜对液钠润湿性影响决定的。温度高于460℃之后,液钠与Cr2O3发生腐蚀反应,吸液芯毛细性能明显增强。且液钠对不锈钢表面氧化膜的破坏是不可逆的,在后续加热周期的温度变化阶段将保持最佳浸润性,吸液芯毛细特性将主要受到表面张力物性的影响,呈现随温度升高吸液芯质量下降的变化趋势。根据毛细理论并结合吸液芯结构建立了吸液芯毛细抽吸模型,降温阶段模型预测吸钠质量与实验值的误差在12%以内。

     

  • 图  1  毛细能力测试装置图

    Figure  1.  Diagram of Capillary Capability Test Facility

    图  2  不锈钢金属平板丝网吸液芯样品图

    Figure  2.  Photo of Stainless Steel Wire Mesh Wick

    图  3  100目10层吸液芯实验结果

    Figure  3.  Experimental Results of 100-Mesh 10-Layer Wick

    图  4  200目10层吸液芯实验结果

    Figure  4.  Experimental Results of 200-Mesh 10-Layer Wick

    图  5  400目10层吸液芯实验结果

    Figure  5.  Experimental Results of 400-Mesh 10-Layer Wick

    图  6  毛细上升实验结果

    Figure  6.  Experimental Results of Capillary Rise

    图  7  100目10层实验结果误差对比

    Figure  7.  Error Comparison of 100-Mesh 10-Layer Experimental Results

    图  8  200目10层实验结果误差对比

    Figure  8.  Error Comparison of 200-Mesh 10-Layer Experimental Results

    图  9  400目10层实验结果误差对比

    Figure  9.  Error Comparison of 400-Mesh 10-Layer Experimental Results

    图  10  模型误差分析

    Figure  10.  Error Analysis of Model

    表  1  吸液芯工况表

    Table  1.   Working Condition of Wick

    类型 100目 200目 400目
    初始质量/g 140.046 242.555 341.635
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出版历程
  • 收稿日期:  2023-05-05
  • 修回日期:  2023-07-09
  • 刊出日期:  2024-04-12

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