 | Эта статья поднимает множество проблем. Пожалуйста, помогите улучшить его или обсудите эти проблемы на странице обсуждения . ( Узнайте, как и когда удалить эти сообщения-шаблоны ) ( Узнайте, как и когда удалить этот шаблон сообщения )
|
Паровой взрыв является взрыв вызван насильственным кипении или миганием воды или льда в пар , происходит , когда вода или лед либо перегретого , быстро нагревается за счет тонкого горячего мусора , производимые в нем, или нагревается за счет взаимодействия расплавленных металлов (как в взаимодействие топлива и теплоносителя, или FCI, расплавленных тепловыделяющих элементов ядерного реактора с водой в активной зоне ядерного реактора после расплавления активной зоны ). Сосуды высокого давления, такие как реакторы с водой под давлением (ядерные) , которые работают при давлении выше атмосферного.может также создать условия для парового взрыва. Вода превращается из твердого или жидкого в газ с огромной скоростью, резко увеличиваясь в объеме. Паровой взрыв разбрызгивает пар, кипящую воду и горячую среду, которая нагревает их во всех направлениях (если они не ограничены иным образом, например, стенками контейнера), создавая опасность ожога и ожога.
Паровые взрывы обычно не являются химическими взрывами , хотя ряд веществ вступает в химическую реакцию с паром (например, цирконий и перегретый графит реагируют с паром и воздухом соответственно с выделением водорода , который бурно горит на воздухе), так что могут последовать химические взрывы и пожары. . Некоторые паровые взрывы выглядят как особые виды взрыва кипящей жидкости с расширением пара.(BLEVE), и полагаться на сброс сохраненного перегрева. Но многие крупномасштабные события, в том числе аварии на литейном производстве, демонстрируют признаки фронта выделения энергии, распространяющегося через материал (см. Описание FCI ниже), где силы создают фрагменты и смешивают горячую фазу с холодной летучей; а быстрая теплопередача на фронте поддерживает распространение.
Если паровой взрыв происходит в замкнутом резервуаре с водой из-за быстрого нагрева воды, волна давления и быстро расширяющийся пар могут вызвать сильный гидравлический удар . Это был механизм, который в 1961 году в Айдахо, США, заставил корпус ядерного реактора SL-1 подпрыгнуть в воздухе на высоту более 9 футов (2,7 м), когда он был разрушен в результате аварии . В случае SL-1 топливо и тепловыделяющие элементы испарялись от мгновенного перегрева.
События этого общего типа возможны также при постепенном плавлении топлива и тепловыделяющих элементов ядерного реактора с жидкостным охлаждением. Такие взрывы известны как взаимодействия топлива с теплоносителем (FCI). [ необходима цитата ] В этих случаях прохождение волны давления через предварительно диспергированный материал создает силы потока, которые дополнительно фрагментируют расплав, что приводит к быстрой передаче тепла и, таким образом, поддержанию волны. Считается, что большая часть физических разрушений в результате Чернобыльской катастрофы , реактора РБМК-1000 с графитовым замедлителем и водоохлаждаемым реактором , была вызвана таким паровым взрывом.
При ядерном расплаве наиболее серьезным исходом парового взрыва является преждевременный отказ здания защитной оболочки . Две возможности: выброс расплавленного топлива под высоким давлением в защитную оболочку, вызывающий быстрое нагревание; или внутрикорпусный паровой взрыв, вызывающий выброс ракеты (например, верхней головки ) в защитную оболочку и через нее. Менее драматичным, но все же важным является то, что расплавленная масса топлива и активной зоны реактора плавится через пол здания реактора и достигает грунтовых вод ; может произойти паровой взрыв, но обломки, вероятно, будут удерживаться, и, фактически, будучи рассредоточенными, вероятно, будут легче охлаждены. См. Подробности в WASH-1400 .
Паровые взрывы часто встречаются там, где горячая лава встречается с морской водой или льдом. Такое явление еще называют прибрежным взрывом . Опасный паровой взрыв может также возникнуть при контакте жидкой воды или льда с горячим расплавленным металлом. Когда вода превращается в пар, она разбрызгивает вместе с ним раскаленный жидкий металл, вызывая чрезвычайный риск серьезных ожогов для всех, кто находится поблизости, и создает опасность пожара.
Практическое использование [ править ]
Паровые турбины [ править ]
В этом разделе не процитировать любые источники . ( Ноябрь 2012 г. ) ( Узнайте, как и когда удалить этот шаблон сообщения ) |
При взрыве водяного пара образуется большой объем газа без образования вредных для окружающей среды остатков. Управляемый взрыв воды применялся для производства пара на электростанциях и в современных типах паровых турбин . В более новых паровых двигателях используется нагретое масло, чтобы заставить капли воды взорваться и создать высокое давление в контролируемой камере. Затем давление используется для запуска турбины или преобразованного двигателя внутреннего сгорания. Взрывы горячего масла и воды становятся особенно популярными в концентрированных солнечных генераторах, потому что воду можно отделить от масла в замкнутом контуре без какой-либо внешней энергии. Водяной взрыв считается экологически чистым, если тепло генерируется из возобновляемых источников.
Быстрое кипячение в кулинарии [ править ]
В технике быстрого кипячения используется небольшое количество воды, чтобы ускорить процесс кипячения. Например, с помощью этой техники можно растопить ломтик сыра на пирожке для гамбургеров. Ломтик сыра кладут поверх мяса на горячую поверхность, например на сковороду, и на поверхность рядом с пирожком выливают небольшое количество холодной воды. Затем используется сосуд (например, крышка кастрюли или сковороды), чтобы быстро закрыть реакцию испарения пара, рассеивая большую часть запаренной воды на сыре и пирожке. Это приводит к большому выделению тепла, передаваемому через испаренную воду, конденсирующуюся обратно в жидкость (принцип также используется в производстве холодильников и морозильников ).
Другое использование [ править ]
В двигателях внутреннего сгорания может использоваться мгновенное кипение для распыления топлива. [1]
Другие явления быстрого кипения [ править ]
Высокие показатели парообразования могут возникать при других обстоятельствах, таких как отказ барабана котла или на фронте гашения (например, когда вода повторно поступает в сухой котел). Хотя они потенциально опасны, они обычно менее энергичны, чем события, в которых горячая («топливная») фаза расплавляется и поэтому может быть мелко фрагментирована в летучей («охлаждающей») фазе. Ниже приведены некоторые примеры:
Паровые взрывы естественным образом производятся некоторыми вулканами , особенно стратовулканами , и являются основной причиной гибели людей при извержениях вулканов.
1986 Чернобыльская катастрофа в Советском Союзе боялись вызвать серьезный паровой взрыв (и в результате в Европе -ный Радиоактивных осадков ) при плавлении лавы -like ядерного топлива через реактор «s фундамент по отношению к контакту с остатком противопожарной водой и грунтовыми вод . Угроза была предотвращена путем прокладывания туннелей под реактором с целью откачки воды и укрепления нижележащего грунта бетоном .
Когда резервуар под давлением, такой как водная сторона парового котла, разрывается, всегда происходит некоторый взрыв пара. Обычная рабочая температураа давление для судового котла составляет около 950 фунтов на квадратный дюйм (6600 кПа) и 850 ° F (454 ° C) на выходе из пароперегревателя. Паровой котел имеет поверхность раздела пара и воды в паровом барабане, где вода, наконец, испаряется из-за подводимого тепла, обычно это горелки, работающие на жидком топливе. Когда водопроводная труба выходит из строя по любой из множества причин, вода в котле расширяется из отверстия в зону печи, которая всего на несколько фунтов на квадратный дюйм выше атмосферного давления. Это, вероятно, погасит все возгорания и расширится на большую площадь по бокам котла. Чтобы снизить вероятность разрушительного взрыва, котлы перешли от конструкции « жаротрубный », где тепло добавлялось путем пропускания горячих газов через трубы в водоеме, к « водяной трубе»."Котлы , которые имеют воду внутри трубок и площадь печи составляет около труб. Старые„жаротрубных“котлы часто не из - за плохое качество сборки или отсутствие технического обслуживания (например, коррозия дымогарных труб или усталости из кожух котла из-за постоянного расширения и сжатия). При выходе из строя дымовых труб большие объемы пара под высоким давлением и высокой температурой возвращаются вниз по дымовым трубам за доли секунды и часто сдувают горелки с передней части котла, в то время как отказ сосуда высокого давления, окружающего воду, приведет к полному отказу от содержимого котла в результате сильного парового взрыва. На судовом котле это обязательно приведет к разрушению силовой установки корабля и, возможно, соответствующего конца корабля.
В более домашних условиях паровые взрывы могут быть результатом попытки тушить горящее масло водой в процессе, называемом кипением . Когда масло в сковороде горит, естественным побуждением может быть потушить его водой; однако это приведет к перегреву воды горячим маслом. Образующийся пар будет быстро и сильно рассеиваться вверх и наружу в виде спрея, также содержащего воспламененное масло. Правильный метод тушения таких пожаров - использование влажной ткани или плотной крышки на сковороде; оба метода лишают огонь кислорода , а ткань также охлаждает его. В качестве альтернативы можно использовать нелетучий антипирен специального назначения или просто противопожарное одеяло .
См. Также [ править ]
- BLEVE
- Взрыв котла
- Многофазный поток
- 2007 Паровой взрыв в Нью-Йорке
Библиография [ править ]
- Спровоцированные взрывы пара Ллойд С. Нельсон, Пол У. Брукс, Риккардо Бонацца и Майкл Л. Коррадини ... Кьетил Хилдал
Ссылки [ править ]
- ^ Mojtabi, Мехди; Уигли, Грэм; Хели, Джером (2014). «ВЛИЯНИЕ ВСПЫШКИ НА ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ АТОМИЗАЦИИ МНОГОПОТОЧНЫХ ИНЖЕКТОРОВ ПРЯМОГО ВПРЫСКА БЕНЗИНА». Распыление и распыление . 24 (6): 467–493. DOI : 10,1615 / AtomizSpr.2014008296 .
