A vapour bubble collapse model to describe the fragmentation of low-melting materials
Description
By means of a model, the fragmentation of a hot melt of metal in consequence of collapsing vapour-bubbles is investigated. In particular the paper deals with the development of the physical model-ideas for calculation of the temperature of contact that adjusts between the temperature of the melt and the coolant, of the waiting-time until bubble-nucleation occurs and of the maximal obtainable vapour-bubble-radius in dependence of the coolant-temperature. After that follows the description of the computing-program belonging to this model and of the results of an extensive parameter-study. The study examined the influence of the temperature of melt and coolant, the melted mass, the nucleation-site-density, the average maximum bubble-radius, the duration of film-breakdown and the coefficient of heat-transition. The calculation of the process of fragmentation turns out to be according to expectation, whereas the duration of this process seems to be somewhat too long. The dependence of the surface-enlargement on the subcooling of the water-bath and the initial temperature of the melt is not yet reproduced satisfactorily by the model. The reasons for this are the temperature-increase of the water-bath as well as the fact that the coupling of heat-flux-density and nucleation-site-density are not taken into consideration. Further improvement of the model is necessary and may improve the results in the sense of the experimental observations. (orig.)
Availability note (English)
MF available from INIS under the Report Number.Abstract (German)
Mit Hilfe eines Modells wird die Fragmentation einer heissen Metallschmelze durch kollabierende Dampfblasen untersucht. Die Arbeit befasst sich insbesondere mit der Weiterentwicklung der physikalischen Modellvorstellungen zur Ermittlung der sich zwischen Schmelze und Kuehlmittel einstellenden Kontakttemperatur, der Wartezeit bis zur Blasenbildung und des maximal erreichbaren Radius der Dampfblasen als Funktion der Kuehlmitteltemperatur. Anschliessend werden das zu diesem Modell gehoerige Rechenprogramm und die Ergebnisse einer umfangreichen Parameterstudie beschrieben. Untersucht wurden die Einfluesse der Temperaturen von Schmelze und Kuehlmittel, der Schmelzmasse, der Blasenkeimdichte, des mittleren maximalen Blasenradius, der Filmzusammenbruchszeit und des Waermeuebergangskoeffizienten. Der Fragmentationsvorgang wird in der erwarteten Groessenordnung errechnet, waehrend die Fragmentationszeit etwas zu lang erscheint. Die Abhaengigkeit der Oberflaechenvergroesserung von der Unterkuehlung des Wasserbades und der Anfangstemperatur der Schmelze wird vom Modell noch nicht befriedigend wiedergegeben. Die Ursachen hierfuer sind darin zu suchen, dass die Aufheizung des Wasserbades sowie die Kopplung zwischen Waermestromdichte und Blasenkeimdichte unberuecksichtigt bleibt. Weitere Modellverbesserungen erweisen sich als notwendig und duerften die Ergebnisse im Sinne der experimentellen Beobachtungen verbessern. (orig.)
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Additional details
Additional titles
- Original title (German)
- Ein Dampfblasenkollapsmodell zur Beschreibung der Fragmentation niedrigschmelzender Materialien
Publishing Information
- Imprint Pagination
- 127 p.
- Report number
- IKE--2-40
INIS
- Country of Publication
- Germany
- Country of Input or Organization
- Germany
- INIS RN
- 9376297
- Subject category
- S42: ENGINEERING; S61: RADIATION PROTECTION AND DOSIMETRY;
- Descriptors DEI
- BUBBLES; COMPUTER CODES; EXPLOSIONS; FUEL-COOLANT INTERACTIONS; HEAT TRANSFER; MELTDOWN; MELTING; METALS; NUCLEATE BOILING; VAPORS
- Descriptors DEC
- ACCIDENTS; BOILING; ELEMENTS; ENERGY TRANSFER; FLUIDS; GASES; PHASE TRANSFORMATIONS; REACTOR ACCIDENTS
Optional Information
- Notes
- With figs., tabs. and refs.