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Modelado de la Formación de Mic capa en Sodio en Ebullición

Autores: Giustini, Giovanni; Kim, Hyungdae; I. Issa, Raad; J. Bluck, Michael

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2020

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Acceso abierto

Artículo científico
2020

Modelado de la Formación de Mic capa en Sodio en Ebullición


Categoría

Ingeniería y Tecnología

Subcategoría

Ingeniería Mecánica

Palabras clave

Hervido
Mic capa
Sodio
Burbuja de vapor
Hidrodinámica
Simulaciones

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 1

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
Durante la ebullición en una superficie sólida, a menudo se forma una capa líquida de unos pocos micrones de grosor ("microlayer") debajo de una burbuja que crece en la superficie calentada. Se ha observado que las microlayers se forman debajo de burbujas en varios fluidos transparentes, como el agua y los refrigerantes, que posteriormente se agotan debido a la evaporación, contribuyendo así significativamente al crecimiento de burbujas y posiblemente generando la mayor parte del vapor en una burbuja. Por otro lado, la ebullición de fluidos opacos, como los metales líquidos, no es apta para observaciones ópticas, y las microlayers aún no se han observado en metales líquidos. Entre esa clase de fluidos se encuentra el sodio, adecuado como refrigerante para reactores nucleares y como fluido de trabajo en receptores solares de cambio de fase. Para apoyar estas aplicaciones, es necesario comprender el comportamiento de ebullición del sodio e identificar los parámetros que podrían influir en la formación de microlayers durante la ebullición de este importante fluido. Este documento presenta simulaciones de la hidrodinámica del crecimiento de burbujas de vapor de sodio en una superficie. Se ha implementado un solucionador de flujo que captura la interfaz en el código OpenFOAM y se ha utilizado para predecir el comportamiento de una burbuja de vapor de sodio cerca de una superficie sólida en condiciones típicas de ebullición. La metodología ha sido validada utilizando observaciones experimentales directas recientemente reportadas sobre la formación de microlayers en agua y luego aplicada a casos de ebullición de sodio. Las simulaciones indican que las microlayers se forman en sodio de manera similar a como lo hacen en agua. La comparación de los resultados de las simulaciones con un modelo algebraico existente de formación de microlayers mostró una buena concordancia, lo que aumenta la confianza en las predicciones actuales de formación de microlayers. Los valores típicos del grosor de la microlayer así calculados indican que es probable que la microlayer juegue un papel importante durante el crecimiento de burbujas en sodio.

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