超临界压力下内螺纹管摩擦阻力特性研究

该文研究了国产６００ Ｍ Ｗ 直流锅炉水冷壁内螺纹管在超临界压力下的摩擦阻力特性。试验段为２８ ×５ ．４１ｍ ｍ 的四头１２ Ｃｒ１ Ｍｏ Ｖ 内螺纹管,试验参数为压力 Ｐ＝ ２３ ～２７ Ｍ Ｐａ ,质量流速 Ｇ＝ ６００ ～１８００ｋｇ／ｍ ２·ｓ,工质焓ｈ ＝ ６００ ～２６００ｋ Ｊ／ｋｇ ,雷诺数 Ｒｅ ＝ ５ ×１０４ ～１ ×１０６ 。通过试验,得到了内螺纹管的摩擦阻力系数及其随压力、质量流速、工质焓和雷诺数变化的规律。根据试验数据,总结出了超临界压力下内螺纹管的摩擦阻力系数经验关系式。为锅炉的设计和运行提供了可靠的依据。图８ 表１ 参３     

内螺纹管内超临界水的流动阻力特性试验研究

在压力22.5~28MPa,质量流速600~1000kg·m-2·s-1,工质比焓800~3100 kJ·kg-1范围内,对超临界水在四头内螺纹管内的流动阻力特性进行了试验研究,得到了不同工况下内螺纹管流动阻力的变化规律,分析了压力、质量流速和工质比焓变化对内螺纹管摩擦阻力系数的影响。试验结果表明:超临界压力下质量流速对摩擦阻力压降有很大影响,但对摩擦阻力系数的影响很小;在拟临界区域摩擦阻力系数有阶跃式增长现象,且这种阶跃增长现象随着压力的增加而减弱。整理试验数据得到超临界水的内螺纹管摩擦阻力系数经验关联式,与试验值相比误差小于15%,为设计具有良好水动力特性的超临界锅炉提供可靠依据。     

低质量流速下内螺纹管摩擦压降特性研究

在低质量流速下,对绝热水平布置的φ31.8 mm×6.0 mm西门子公司优化内螺纹管进行了高压汽水两相流摩擦压降特性试验研究;为进行比较,又对同规格的水平绝热光管的两相摩擦压降进行了测定。同时探讨超临界压力下优化内螺纹管摩擦压降特性。根据试验结果,得到了优化内螺纹管的两相摩擦压降倍率随压力、蒸汽干度和质量流速变化,分析超临界压力下优化内螺纹管的摩擦压降随质量流速、工质焓值和压力的变化。通过与水平光管比较发现:在高干度区,水平内螺纹管的两相摩擦压降倍率比水平光管有一明显得多的峰值存在。与亚临界压力下单相摩擦阻力系数相比,超临界压力下内螺纹管摩擦阻力系数的特点是在拟临界温度处摩擦阻力系数存在一个突跳变化,即存在一个峰值。     

超临界变压运行直流锅炉内螺纹管螺旋管圈水冷壁的传热特性研究

在压力9~28MPa,质量流速600~1200kg/(m2s),内壁热负荷200~500kW/m2的工况范围内,研究了Φ38.1×7.5mm倾斜上升内螺纹管(倾角α=19.5o)中水的传热特性。试验结果表明:在亚临界压力区,内螺纹管传热强化作用明显,有效地抑制了膜态沸腾的发生,但在近临界压力区此传热强化作用有所减弱。超临界压力区拟临界温度附近,内螺纹管内壁面与流体之间的温差较之前有所增加,但是此增幅远没有亚临界压力区发生传热后的壁温飞升幅度大。随着系统压力接近临界压力,拟临界点附近管壁与工质的温差显著增加。在超临界压力区,不同的质量流速与热负荷比例下,在大比热区内螺纹管内流体传热可能被强化也可能被恶化。在超临界压力下,由于螺旋内槽的旋流作用减弱了自然对流的影响,倾斜上升内螺纹管内壁温度的周向分布比较均匀。在高焓值区内螺纹管的周向最大温差只有10℃左右。文中提出了在考虑大比热区工质物性剧烈变化对传热影响的情况下,倾斜上升内螺纹管顶部内壁传热系数的试验关联式。     

超超临界循环流化床锅炉内螺纹管水冷壁流动传热特性试验研究

该文在中低热流密度、质量流速的条件下,针对超超临界循环流化床锅炉的水冷壁管进行流动传热特性的试验研究。试验中使用材质为15Gr Mo G、外径和壁厚为φ35mm×5.67mm的六头内螺纹管,试验压力P为23~32MPa、质量流速G为600~1200kg/(m2?s)、热流密度q为200~510k W/m2。该文展示试验中获取的管壁温度的分布规律;拟合出可以用于工程实际的传热和阻力系数的公式;用六个传热系数公式对试验数据进行评估;探讨管内传热强化和减弱的机理。试验结果表明:压力和热流密度的变化对壁温的影响主要集中在焓值大于2400k J/kg的区域;质量流速的增大可以延迟传热恶化;浮升力对传热的影响集中在流体拟临界温度之前;相对于质量流速,热流密度和压力的变化对摩擦压降和阻力系数的影响更为显著。     

变压运行直流锅炉水冷壁内螺纹管壁温变化规律研究

在１３．０～２７．０ＭＰａ的宽广压力范围内，对２８×６ｍｍ的１２ＣｒｌＭｏＶ垂直上升四头内螺纹管的壁温特性进行了试验研究，试验在国产６００ＭＷ超临界锅炉水冷壁变压运行的参数范围内进行，研究了管壁温度随压力、质量流速、热负荷和工质焓的变化规律，为超临界变压运行锅炉的设计和运行提供可靠的数据。图８参３     

亚临界及近临界压力区倾斜管与垂直管中汽水沸腾传热特性比较

在亚临界及近临界压力下,对Φ32×3mm 不锈钢倾斜上升光管(倾角α=20°)及垂直上升光管中水的沸腾传热特性进行了试验研究。试验参数范围:压力 p=13~21.5MPa,质量流速 G=600~1200kg/(m2s),内壁热负荷 q=200~600kW/m2。试验结果表明:倾斜管比垂直管更容易发生第一类传热恶化(DNB),但倾斜管发生 DNB 后的壁温飞升峰值低于垂直管;倾斜管与垂直管类似,增加质量流速可以提高临界热负荷,在近临界压力区比亚临界压力区更容易发生DNB。提出了对超临界锅炉设计有重要参考价值的倾斜管临界热负荷、垂直管及倾斜管最小传热系数的计算关联式。     

亚临界及近临界压力区低质量流速垂直内螺纹管传热特性试验研究

在低质量流速条件下,对垂直上升内螺纹管内汽水两相流动沸腾传热特性进行了系统的试验研究。试验段采用了材料为SA-213T12的φ32mm×6.3mm四头内螺纹管。试验参数范围为压力p=12～21MPa,质量流速G=232～773kg/(m2·s),内壁热流密度q=132～663kW/m2。试验得到了不同工况下垂直上升内螺纹管的壁温分布特性,分析了压力、内壁热负荷和质量流速变化对内螺纹管传热特性的影响,探讨了传热恶化的发生机制,并给出了能用于工程实际的传热试验关联式。试验结果表明:在亚临界及近临界压力区,垂直上升内螺纹管会发生第2类传热恶化——干涸(dryout),而在试验中未观测到第1类传热恶化——膜态沸腾(departure from nucleate boiling,DNB)。压力与内壁热负荷的增大,以及质量流速的减小,均会导致干涸提前发生和干涸后的壁温飞升值增大。与亚临界压力区相比,内螺纹管在近临界压力区的传热特性变差,管壁温度显著升高,发生传热恶化时的临界焓值减小。     

锅炉内螺纹管汽液两相流摩擦压降特性试验研究

在压力为8～10 MPa、质量流速为350～600 kg/(m2.s)、含汽率为0～1的工况范围内,对直径为38.1 mm、壁厚为7.5 mm的六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,两相流摩擦压降倍率随压力增加而减小,在临界压力附近趋近于1;两相流摩擦压降倍率随含汽率增加而先增加,然后有减小的趋势;两相流摩擦压降倍率也随质量流速增加而减小。并对用于计算汽液两相流体摩擦压降的试验关联式中的B系数进行了讨论。     

垂直上升管内临界压力区水的传热恶化研究

在压力p=19.0-22．5MPa,管内质量流速（7=540-1200kg／（m2·s）,内壁热流密度q=150-650kW／m2的参数范围内,对垂直上升管内水在临界压力区的传热恶化进行了比较系统的试验研究。在试验的基础上,结合前人研究数据,对临界压力区内,水在垂直上升光管和内螺纹管内的沸腾传热恶化进行了比较全面的对比、分析。研究发现,不论是光管还是内螺纹管,在临界压力区p／p。r=0．96-0．98的区域内最易发生膜态沸腾（departurefromnucleateboiling,DNB）,即发生传热恶化的临界干度最小;随着压力接近临界压力,内螺纹管的传热特性有变坏的趋势,其抑制DNB的能力有所降低：内螺纹管抑制DNB的能力主要取决于内螺纹管的结构参数,采用具有更大旋流作用的螺纹结构,有助于改善其传热性能。