증기 폭발

Steam explosion
다음 항목도 참조하십시오.보일러 폭발 및 BLEVE
하와이 큰 섬의 와이쿠파나하 해양 입구에서 발생한 연안 폭발은 바다로 유입된 용암에 의해 일어났다.

증기폭발이란 물이나 얼음을 증기로 격렬하게 비등 또는 섬광하여 발생하는 폭발로, 물이나 얼음이 과열되거나, 그 안에서 생성된 미세한 뜨거운 파편에 의해 빠르게 가열되거나, 녹은 금속의 상호작용에 의해 가열된다(연료-냉각재 상호작용, FCI와 같이 핵반응기 연료봉과 물의 용융된 핵연료봉의 상호작용).리어 원자로 노심)에 이어 리어 원자로 노심.대기압 이상에서 작동하는 가압수(원전) 원자로와 같은 압력용기도 증기 폭발 조건을 제공할 수 있다.물은 고체나 액체에서 극단적인 속도로 기체로 변화하며 부피가 급격히 증가한다.증기 폭발은 증기와 끓는 뜨거운 물, 그리고 이를 모든 방향으로 가열하는 뜨거운 매체를 뿜어내는데, 이는 (용기 벽 등에 의해 제한되지 않는 한) 뜨거운 매체가 열과 화상의 위험을 야기한다.

비록 물질의 많은 화학적으로 증기와 공기와 증기(예를 들어, 지르코늄과 과열된 흑연(inpure 탄소, C)반응과 함께 각각는 격렬하게 공기(O2)에서) 그렇게 화학 물질 폭발과 화재 못 물이나 H2O을 형성하면 폭발할 수 있수소(H2)를 보여 주는가에 반응하 증기 폭발 아니라 정상적으로 화학 폭발이 있다.yf일부 증기 폭발은 끓는 액체 팽창 증기 폭발(BLEVE)의 특별한 종류로 보이며 저장된 과열의 방출에 의존한다.그러나 주조 공장 사고를 포함한 많은 대규모 사건에서는 에너지 방출 전선이 자재를 통해 전파된다는 증거가 있습니다(아래 FCI 설명 참조). 여기에서 힘이 파편을 생성하고 고온 위상을 차가운 휘발성 물질로 혼합합니다. 전면의 빠른 열 전달은 전파를 유지합니다.

물이 빠르게 가열되어 밀폐된 수조에서 수증기 폭발이 발생할 경우 압력파와 급팽창하는 수증기가 심각한 수격의 원인이 될 수 있다.이것은 1961년 미국 아이다호에서 임계 사고로 SL-1 원자로 선박이 파괴되었을 때 공중 9피트(2.7m) 이상으로 점프하는 메커니즘이었다.SL-1의 경우 순간 과열로 인해 연료 및 연료 요소가 증발했다.

액냉식 원자로의 연료와 연료 요소가 점차 녹는 경우에도 이 일반적인 유형의 사건이 가능하다.이러한 폭발을 연료-냉각제 상호작용(FCI)[citation needed]이라고 한다.이러한 경우, 소인 물질을 통과하는 압력파는 용융물을 더욱 세분화하는 흐름력을 생성하며, 결과적으로 빠른 열 전달을 초래하여 파장을 지속시킵니다.흑연 감속 경수냉 RBMK-1000 원자로인 체르노빌 참사의 물리적 파괴의 대부분은 그러한 증기 폭발에 의한 것으로 생각된다.

원자력 용융에서 증기 폭발의 가장 심각한 결과는 초기 원자로 건물 붕괴이다.두 가지 가능성은 용융된 연료를 원자로 건물 안으로 고압으로 방출하여 신속한 가열을 유발하거나 용기 내 증기 폭발로 인해 비산물(상부 헤드 등)이 원자로 건물 안으로 방출되어 관통하는 것이다.덜 극적인 것은 연료와 노심의 녹은 덩어리가 원자로 건물의 바닥을 통해 녹아서 지하수에 도달한다는 것이다. 증기 폭발은 일어날 수 있지만, 파편이 억제되고 실제로 분산되면, 아마도 더 쉽게 냉각될 것이다.자세한 내용은 WASH-1400을 참조하십시오.

증기 폭발은 뜨거운 용암이 바닷물이나 얼음과 만나는 곳에서 종종 발생한다.이러한 현상을 연안 폭발이라고도 합니다.액체 상태의 물이나 얼음이 뜨겁고 녹은 금속과 맞닥뜨릴 때 위험한 증기 폭발이 발생할 수도 있다.물이 수증기로 폭발하면서 불타는 뜨거운 액체 금속을 함께 튀기 때문에 근처에 있는 누구에게나 심각한 화상을 입힐 위험이 있고 화재 위험이 있습니다.

실용적인 용도

바이오매스 정제

증기 폭발성 생물 미세화는 바이오매스의 가치를 높이기 위한 산업 응용 분야이다.최대 3MPa(10기압)의 수증기로 바이오매스를 가압하고 압력을 순간적으로 방출하여 바이오매스에서 원하는 변환을 생성합니다.이 개념의 산업적 응용은 종이 섬유 프로젝트에 대한 것으로 나타났습니다.[1] [2]

증기 터빈

수증기 폭발은 환경에 해로운 잔여물을 생성하지 않고 많은 양의 가스를 발생시킨다.제어된 물의 폭발은 발전소와 현대식 증기 터빈에서 증기를 발생시키는 데 사용되어 왔다.최신 증기 엔진은 가열된 오일을 사용하여 물방울을 강제로 폭발시키고 제어된 챔버에서 고압을 생성합니다.그런 다음 압력은 터빈 또는 변환된 연소 엔진을 작동시키는 데 사용됩니다.뜨거운 기름과 물의 폭발은 외부 에너지 없이 폐쇄적인 루프에서 기름으로부터 물을 분리할 수 있기 때문에 집중 태양 발전기에서 특히 인기를 끌고 있다.재생 가능한 자원에 의해 열이 발생할 경우 물 폭발은 환경 친화적인 것으로 간주된다.

요리의 플래시 비등

플래시 비등이라고 불리는 요리 기술은 끓는 과정을 빠르게 하기 위해 적은 양의 물을 사용합니다.예를 들어, 이 기술은 햄버거 패티 위에 치즈 한 조각을 녹이는 데 사용될 수 있다.치즈 슬라이스를 프라이팬과 같은 뜨거운 표면 위에 올려놓고, 패티 근처 표면에 소량의 찬물을 끼얹는다.그런 다음 용기(냄비나 프라이팬 뚜껑 등)를 사용하여 증기의 섬광 반응을 신속하게 밀봉하여 찌는 물의 대부분을 치즈와 패티 위에 분산시킵니다.그 결과 열이 대량 방출되고 증발된 물 응축기를 통해 액체로 다시 전달됩니다(냉장고 및 냉동고 생산에도 사용됨).

기타 용도

내연기관에서는 플래시-빌링을 사용하여 [1]연료를 에어로졸화할 수 있습니다.

기타 급속 비등 현상

2007년 뉴욕시 증기 폭발 당시 크라이슬러 빌딩보다 높은 증기 분출

높은 증기 발생률은 보일러 드럼 고장이나 급랭 전선(예: 고온 건조 보일러로 물이 다시 유입되는 경우)과 같은 다른 상황에서 발생할 수 있습니다.손상 가능성이 있지만 일반적으로 고온("연료") 단계가 용해되는 이벤트보다 에너지가 덜하기 때문에 휘발성("냉각제") 단계에서 미세하게 조각화될 수 있습니다.다음은 예를 제시하겠습니다.

증기 폭발은 특정 화산, 특히 성층화산에 의해 자연적으로 생성되며, 화산 폭발로 인한 인명 사망의 주요 원인이다.

1986년 소련 체르노빌 원전 참사는 용암과 같은 핵연료를 원자로 지하수를 통해 녹여 남은 소화수와 지하수와 접촉함으로써 큰 증기 폭발(그리고 그 결과 유럽 전체의 핵 낙진)을 일으킬 것으로 우려되었다.그 위협은 물을 퍼내고 콘크리트로 기초 토양을 보강하기 위해 원자로 아래에 광란의 터널을 뚫음으로써 회피되었다.

증기보일러의 수변과 같은 가압용기가 파열되면 항상 어느 정도의 증기폭발이 뒤따른다.선박용 보일러의 일반적인 작동 온도와 압력은 약 950psi (6,600 kPa)와 850 °F (454 °C)입니다.증기 보일러는 증기 드럼에 증기와 물의 계면을 가지고 있으며, 이 곳에서 열 입력(일반적으로 기름 연소식 버너)으로 인해 최종적으로 물이 증발합니다.여러 가지 이유로 인해 수관이 고장 나면 보일러의 물이 개구부에서 대기압보다 불과 몇 psi 높은 용광로 영역으로 확장됩니다.이것은 모든 화재를 진압하고 보일러 측면의 넓은 표면적을 확장시킬 것입니다.폭발 가능성을 줄이기 위해 보일러는 뜨거운 가스를 수역의 튜브에 통과시켜 열을 가하는 '방화관(fire-tube)' 설계에서 용광로 주변에 물이 있는 '물관(water-tube)' 보일러로 바뀌었다.오래된 "방화관" 보일러는 낮은 건축 품질 또는 유지 보수 부족(예: 소방관의 부식 또는 지속적인 팽창과 수축으로 인한 보일러 쉘의 피로)으로 인해 고장이 발생하는 경우가 많습니다.소방관이 고장나면 순식간에 대량의 고압, 고온 증기가 소방관을 역류하고 종종 보일러 전면에서 버너를 날려버립니다. 반면 물을 둘러싼 압력 용기가 고장나면 대형 증기 폭발로 보일러 내용물이 완전히 배출됩니다.이온. 해양 보일러에서, 이것은 배의 추진 플랜트와 그에 상응하는 배의 끝을 파괴할 것입니다.

좀 더 가정적인 환경에서 증기 폭발은 Billover라고 불리는 과정에서 물로 기름을 태우는 것을 끄려고 한 결과일 수 있다.팬에 기름이 불붙었을 때, 자연적 충격은 팬을 물로 끄는 것일 수 있지만, 그렇게 하면 뜨거운 기름이 물을 과열시킬 수 있습니다.그 결과 발생하는 증기는 점화 오일을 포함한 스프레이를 통해 위쪽으로 빠르게 그리고 바깥쪽으로 확산됩니다.이러한 화재를 진압하는 올바른 방법은 젖은 천이나 팬에 꽉 끼는 뚜껑을 사용하는 것입니다. 두 방법 모두 불에서 산소를 제거하며 천으로 불을 식혀줍니다.또는 비휘발성 설계 난연제 또는 단순 방화 담요를 사용할 수 있다.

「 」를 참조해 주세요.

참고 문헌

  • 로이드 S의 증기 폭발을 촉발했다.넬슨, 폴 W. 브룩스, 리카르도 보나자, 마이클 L. 코라디니...크제틸 힐달

레퍼런스

  1. ^ Mojtabi, Mehdi; Wigley, Graham; Helie, Jerome (2014). "THE EFFECT OF FLASH BOILING ON THE ATOMIZATION PERFORMANCE OF GASOLINE DIRECT INJECTION MULTISTREAM INJECTORS". Atomization and Sprays. 24 (6): 467–493. doi:10.1615/AtomizSpr.2014008296.