The effects of liquid viscosity and tube length on flooding are not considered in the conventional correlations. In this experiment, the viscosity effects are studied experimentally for the vertical circular tube.
In order to analyze the viscosity effects, aqueous glycerol solution with the range of 0.98~115cp are used for working fluid. Measurements are carried out by using a capacitance film meter for void fraction, DP cells for pressure, and rotameters for the flow rate. Several test section geometries are investigated by changing the air-water mixer ad the tube length.
According to the observation, many roll waves are generated on the surface of liquid film and amplitude grows as the waves move downwards along the test tube. The roll waves become unstable and breaked into entrainment as the air flow rate increases to a certain value. The effect of tube length and that of air-water mixer are explained by the wave celerity. Prediction of flooding point in tube side of a steam generator for the case of small break loss of coolant accident (SB-LOCA) shows that Wallis' prediction overestimates it at high liquid flow rate regime.
역류 유동 제한 현상이 비상 노심 냉각 계통의 성능에 큰 영향을 주고 있음에도 불구하고 기존의 관계식들은 액체의 점도와 유로의 길이 영향을 설명할 수 없다. 이 실험에서는 수직관 내에서 일어나는 역류 유동 제한 현상에 대한 점도의 영향과 유로의 길이 등이 미치는 영향을 연구하였다.
점도의 영향을 연구하기 위하여 0.98~115cp 범위의 글리세린 수용액을 이용하였다. 계측 장치는 정전 용량 변환기, 압력차 변환기, 그리고 rotameter 로 이루어져 있으며, 이들은 각각 평균 유막두께, 압력, 공기와 액체의 유량을 측정한다. 공기-액체 혼합장치, 실험관 등을 바꾸어가며 실험을 수행하였다.
관찰에 의하면 액체 막의 표면에 많은 roll wave 가 발생하여 아래쪽으로 흘러가면서 진폭이 증가하였다. 공기의 유량이 어느 점에 이르면 roll wave 는 불안정하게 되어 갑자기 진폭이 커지다가 액체 방울로 떨어져 나갔다. 유로의 길이 여향과 공기-액체 혼합장치의 영향을 점도와 함께 wave celerity를 이용하여 설명하였다. SBLOCA 시 증기 발생기의 U-tube 내에서의 역류 유동 제한 현상에 관한 예측 값을 얻었으며 Wallis 의 관계식이 높은 액체 유량에 서는 과도 예측하고 있음을 알았다.
