垂直上升内螺纹管中超超临界压力水的传热特性研究

在P=25～35MPa、G=450～1800kg/(m2·s)、q=200～600kw/m2的试验参数范围内,研究了(φ)28.6×5.8mm垂直上升内螺纹管内水的传热特性及管壁温分布.试验结果表明:在超临界及超超临界压力区,垂直上升内螺纹管对水的传热在拟临界点前后不同,在低焓区管壁温度随焓增平缓增加,管壁温度在临界焓值区存在跃升;质量流速的提高可强化传热、推迟壁温跃升,但热负荷的增加有相反的作用.文中还给出了超超临界压力区适用于不同焓值范围的换热系数试验关联式.     

内螺纹管中汽-液两相流体摩擦压降特性研究

在压力为9～22MPa,质量流速为600～1200kg/(m2·s),含汽率为0～1的工况范围内,对Φ38.1mm×7.5mm的6头内螺纹管中汽-液两相流体的摩擦压降特性进行了试验研究。试验段采用水平绝热布置。试验结果表明:压力对两相流摩擦压降的影响很大,随压力增加,两相流摩擦压降倍率减小,在临界压力附近,两相流摩擦压降倍率趋近于1;随含汽率增加,两相流摩擦压降倍率先增加,然后有减小的趋势;随质量流速增加,两相流摩擦压降倍率减小。用于计算单相水摩擦压降系数以及用于计算汽-液两相流体摩擦压降的试验关联式被提供。     

倾斜并联内螺纹管汽-水两相流密度波型脉动试验研究

在系统压力p=3～10MPa,质量流速G=300～600kg/s,进口过冷度Δtsub=30～90℃,内壁热负荷q=0～190kW/m2的工况范围内,采用试验段长度与内径之比(L/d)大于600、倾角为19.5o的φ38.1×7.5mm6头内螺纹管,研究了压力、质量流速、进口过冷度以及两管热负荷不均匀对高压汽-水两相流密度波脉动的影响。结果表明,随压力增加,系统稳定性增加;随质量流速增加,临界热负荷增加,而临界干度下降;进口过冷度对密度波脉动呈现单值性影响,随进口过冷度下降,临界热负荷降低;在其他条件相同的情况下,并联管不对称加热时的临界热负荷较对称加热时的临界热负荷更高。     

非均匀加热条件下超临界压力水在垂直管中的传热特性

对超临界压力水在非均匀加热的垂直上升管中的传热特性进行了试验研究.试验参数范围:p＝23～30 MPa,质量流速G＝600～1 200 kg/(m2·s),内壁平均热负荷q＝200～600 kW/m2.试验结果表明:对于周向非均匀加热情况,热负荷及传热系数的周向分布的不均匀性随雷诺数的增加而减小;同一截面上可以同时存在传热恶化和传热强化现象,传热恶化是由局部的峰值热负荷引起的;不均匀加热的垂直上升管内的平均传热系数可以采用均匀加热条件下的公式在相应的平均热负荷下进行计算;非均匀受热管传热恶化后,加热侧中点的壁温升高比相应热负荷下的均匀加热管的低.     

亚临界及近临界压力区倾斜上升管传热特性研究

在亚临界及近临界压力下,对倾角α=20的Φ323mm不锈钢倾斜上升光管内汽水两相流体的传热特性进行了试验研究。试验参数范围:p=13～21.5MPa;质量流速G=600～1200kg/(m2·s);内壁热负荷q=200～600kW/m2。试验结果表明:倾斜管壁温及内壁热负荷沿管壁周向不均匀分布;提高质量流速可以减弱甚至消除这种不均匀性;在不同工况下,压力对传热的影响规律是不同的。还提出了倾斜管最小传热系数的计算关联式。     

超临界压力区域失压瞬态传热特性数值研究

采用Ansys Fluent 15.0开展水工质在超临界压力区域失压瞬态传热特性的数值研究。通过对比分析计算结果与实验数据,建立了合理的并适用于超临界压力区域失压瞬态工况的数值模拟方法。数值计算结果表明,在模拟的近临界点瞬态工况参数下,实验段出口流体参数已超过该工况的拟临界点参数,但该参数仍处于物性参数急剧变化的拟临界点附近区域,实验段流体从入口区域的不可压缩流动转变为出口区域的可压缩流动,且拟临界点处的质量流速和压降梯度出现峰值。瞬态工况计算结果与Jackson公式计算结果对比分析表明,在临界点附近区域Jackson公式计算的努塞尔数比本文计算的努塞尔数高出20%~50%。      

内螺纹管和光管两相流不稳定性试验对比研究

在高压试验台上进行了倾斜并联内螺纹管和光管内汽．液两相流不稳定性试验,在此基础上对两种管型进行了对比研究,探讨了两种管型下各种参数对流动不稳定性的影响．对比研究表明．发生压力降型脉动时．光管的界限热负荷小于内螺纹管;发生密度波型脉动时．内螺纹管的界限热负荷小于光管,通过对试验数据进行最小二乘法回归,给出了两种管型内发生不稳定性的界限热负荷无因次方程。     

超临界锅炉并联倾斜内螺纹管两相流密度波型脉动数值研究

采用一维均相流模型,运用Clausse和Lahey提出的非线性两相流垂直上升单管分析法,考虑倾斜角度、内螺纹管因素,发展了多管道系统不稳定性理论模型;对超临界锅炉并联倾斜内螺纹双管汽-水两相流密度波型脉动进行了理论分析和求解.采用时域法求得密度波型脉动发生时,试验段进口质量流量在各个时间点的数值.根据流量随时间发散或收敛的趋势,判断得到发生脉动的阈值.对脉动时的周期、振幅等特征值进行分析,得到进口质量流量随时间的变化规律.计算得到的各工况下的脉动周期范围大多在5～16 s之间,与实验所得的7～19 s 基本吻合.比较可得,该模型的计算结果与试验数据符合较好,可用于判定是否发生密度波型脉动,为确定锅炉安全运行时的水冷壁参数提供参考.     

大L/d倾斜并联光管汽-液两相流不稳定性实验研究

在高压高温试验台上对倾斜并联管汽-液两相流不稳定性进行了实验研究,观察到了压力降型和密度波型等两类不稳定性脉动。在试验管长与管内径比L/d>1200条件下,没有上游可压缩容积时也发生压力降型脉动。系统压力、质量流速、热负荷和进口过冷度等参数对不稳定性有显著的影响。实验表明,在倾斜并联管中,压力降型脉动出现在含气率较低的水动力曲线负斜率段,为两管整体脉动;而密度波型脉动出现在含气率较高的正斜率区域,呈管间脉动。经过对比发现,倾斜并联光管的脉动特性与垂直并联管类似。     

扁管传热与阻力特性的实验研究

以水为工质,对3种不同几何尺寸的扁管进行了传热与流阻的实验研究.相同换热条件下3根扁管的传热系数和管内传热系数均高于圆管,管内传热系数最大可提高到圆管的2.43倍.说明扁管具有很好的强化传热效果,但压降也高于圆管.同时对扁管在套管内水平和竖直2种放置方式的换热情况进行了对比,实验结果表明竖直放置的传热效果优于水平放置.     

超临界压力下竖直圆管内不同流体的传热特性

为了深入认识超临界压力下不同流体传热中的共性反映出的传热机理及物性导致的特性差异,以水和氟利昂R134a为工质分别在SWAMUP回路和SMOTH回路上开展了竖直圆管内上升流传热试验。在正常传热、传热强化、小质量流速时浮升力导致传热恶化和大质量流速时加速效应导致传热恶化的工况中,氟利昂和水的换热系数（HTC）随无量纲温度表现出一致的变化规律。浮升力无量纲数_πB增大,换热系数与经典关系式计算值之比减小;加速效应无量纲数_πA较小时,换热系数比随_πA的增大而增大,达到峰值后换热系数比随_πA的增大而减小。_πB对超临界水试验数据的相关性更佳,而_πA对超临界氟利昂试验数据的相关性更好。无量纲数表征的超临界压力下传热规律的高度相似性初步验证了以模化流体氟利昂R134a研究超临界水传热特性是合理可行的。     

针翅管传热与压降特性研究

以润滑油为换热介质,对整体针翅管传热与阻力特性进行了理论分析与试验研究,研究结果可为针翅管的优化设计提供参考。在换热介质纵向冲刷换热管的条件下,对不同针翅长度的3种整体针翅管与光管进行了传热与阻力试验。结果表明：整体针翅管对润滑油换热具有很好的强化能力,在本试验范围内,整体针翅管对油流体扰动强烈,换热强度是同条件下光管的2~6倍;针翅长度是影响针翅管压降的主要因素,在雷诺数达300时,压降曲线出现转折。     

水平管内蒸汽冷凝局部换热特性实验研究

以水蒸气为工质,实验研究了水平管内纯蒸汽冷凝的局部换热特性。实验选取换热管内径为25 mm、换热管进口压力为0.15~0.4 MPa、局部蒸汽的Re=5756~92289,分析了蒸汽压力及流速、壁面过冷度对冷凝传热系数的影响,并将采用现有关系式计算的冷凝传热系数与实验结果进行了对比。结果表明：冷凝传热系数随壁面过冷度的增大而减小,随压力的升高和流速的增大而增大;采用现有关系式计算的冷凝传热系数与实验值的偏差较大,关系式有待进一步改进;在实验范围内,由拟合换热关系式计算所得冷凝传热系数与实验结果的相对偏差在15%左右。     

亚临界及近临界压力区竖直管内沸腾传热实验研究

本文阐述在亚临界及近临界压力区,φ18×3不锈钢管内竖直下降汽水两相流沸腾传热特性的实验研究。实验参数为:压力 p=17.2—22.6 MPa,质量流速 G=800—2000kg/m~2·s,外壁热负荷q_0=220-460kW/m~2。实验结果表明,在亚临界及近临界压力区,竖直下降管内汽水两相流沸腾传热特性随压力提高得到改善;而在超临界压力下的传热特性比近临界压力区的差。     

低雷诺数条件下超临界压力CO_2换热实验研究

在低雷诺数条件下(Rein=1970和750),对超临界压力CO2在垂直圆管(d=2 mm)内向上流动和向下流动时的对流换热进行了实验研究。实验结果表明:当Rein=1970时,在热流密度较高的情况下,在管子的入口处向上流动会出现局部壁面温度峰值和谷值,而在向下流动时未观察到此类似现象;当Rein=750时,向上、向下流动壁面温度的变化趋势和换热规律类似。     

蒸汽发生器传热管在泵致脉动压力载荷下的动力学响应研究

泵致脉动压力是核电站中引起主设备部件疲劳失效的主要原因之一。本文建立了蒸汽发生器传热管的泵致脉动压力载荷表达式,并建立不同弯曲半径的传热管有限元模型,对蒸汽发生器传热管在泵致脉动压力载荷下的动力学响应进行了研究。结果表明：34、64、94、114、124、144排传热管附近的频率、振型对泵致脉动压力最为敏感;包络泵致脉动压力作用下,最大应力出现在32排传热管上;传热管在泵致脉动压力载荷作用下,泵致脉动压力载荷的轴频频率对结构响应的贡献最大。本文分析结果为蒸汽发生器传热管在泵致脉动压力载荷下的磨损分析提供了参考。     

超临界流体管内对流换热模化分析

在超临界流体管内对流换热数据库的基础上,对近年来针对超临界流体管内换热的不同模化方法进行分析,提出了修正的Cheng等模化准则,并进行实验数据验证。结果表明：采用周强泰的传热关系式中的指数,并取平均性质的普朗特数后,得到的修正的Cheng等模化准则精度更高,不同超临界流体间传热的模化符合较好。