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冷却沸腾表面的新概念可能有助于防止核电站事故

2019-03-18 12:11:19来源:

夏威夷大学马诺阿分校的一项新研究已经产生了一种涉及热量的新技术,可以帮助防止核电站事故。

沸腾通常与加热有关,然而,在与极热部件相关的许多工业应用中,例如核电站和金属铸造,沸腾被用作有效的冷却机制。这是由于“潜热”,吸收的热量将水变成蒸汽,从热表面消除了大量的热量。

通过煮沸可以消除的热量是有限的。由于许多原因,增加这种可容忍的热限制是重要的,但特别是对于安全性。

UH Manoa工程学院机械工程助理教授Sangwoo Shin展示了一种新概念,它克服了可容忍的热限制或所谓的临界热通量(CHF)。他领导的研究团队提出了一种新方法,与过去使用的方法相比,将CHF提高了10%。

根据Shin的说法,这很重要,因为如果表面非常热,表面附近的水会很快变成蒸汽,不会留下任何液体来冷却表面。

“这种冷却失败的结果导致了加热表面的熔化,正如2011年福岛核电站的灾难所证明的那样,”Shin解释道。这起事件是由日本东部发生的东北地震引发的,该地震引发了海啸并使该工厂反应堆的电力和冷却系统失效。“在这方面,已经为增加瑞士法郎做了大量工作,”他说。

迄今为止,增强CHF的最有效方法之一是用纳米结构,特别是纳米线粗糙化表面。高表面粗糙度导致发生起泡的位点数量增加,从而导致CHF增强。

该研究发现,沸腾传热更有利于一种新概念,即使用纳米级双晶片涂覆热表面,这是一种长金属,当由于热膨胀而暴露于热时会弯曲。

热表面使双压电晶片自发变形,这使得表面状态更有利于沸腾。

Shin表示,通过为纳米双压电晶片选择合适的几何形状和材料,可以预期未来的研究可以进一步提高CHF,这可能有助于为极热系统开发节能技术。