安全壳过滤排放系统(FCVS)是保证核电站在事故工况下安全壳内放射性物质不发生泄露的重要手段,其中的湿式过滤部分包括文丘里过滤和鼓泡过滤两类。研究气泡在液相中的生成和上浮特性,对鼓泡过滤方案的设计和优化具有实际的指导意义。本课题对蒸馏水、硫代硫酸钠溶液、氢氧化钠溶液和加入气溶胶颗粒的蒸馏水中单孔鼓泡的特性进行了可视化实验研究,并利用图像处理技术对气泡的特征参数进行提取,主要分析和探讨了气泡的生成流型、脱离体积以及终速度的变化规律。完成的研究工作和得到的结论主要有:1.搭建了一套气泡可视化实验装置,并基于Matlab图像处理工具函数,编写气泡图像的处理算法,成功提取气泡的特征参数。2.在低流量下,气泡的脱离体积主要受表面张力和孔径的控制,粘性力的影响较小。在高流量下,气泡的脱离体积主要受惯性力的控制,还需考虑粘性力的影响,但此时表面张力和孔径的影响较小。在蒸馏水中加入气溶胶颗粒,气泡的脱离体积减小。3.直径为3mm~8mm的气泡的终速度与其直径之间是多值化的关系。气泡在上浮过程中的瞬时速度与自身的形变呈反比关系。对于相同直径的气泡,在蒸馏水中加入氢氧化钠、硫代硫酸钠和气溶胶颗粒,气泡的终速度没有明显的改变。液相温度升高,气泡的终速度增大。4.对气泡的曳力系数进行了分析,在以往的理论模型预测结果不好的基础上,根据实验数据提出了新的经验关系式,与实验数据偏差在30%以内。5.随着气体流量的增加,气泡的生成流型会依次出现单气泡区、双气泡未碰撞区、双气泡碰撞未聚合区、双气泡聚合区、气泡链区、间歇性喷射区和连续喷射区。孔径增大,气泡流型转变的临界气速减小。硫代硫酸钠和氢氧化钠会使气泡流型从单气泡区到双气泡区转变的临界气体流量减小。但硫代硫酸钠会抑制气泡的聚合,而氢氧化钠对气泡的聚合没有明显影响。最后根据实验结果绘制了相应的气泡流型分区图。