带螺旋肋的圆环通道内超临界水传热特性数值研究

强化单相流体管内强制对流换热的有效措施之一是使流体发生旋转运动。本文采用计算流体动力学(CFD)方法,参考已有实验研究,建立起带螺旋肋片圆环通道的流固耦合模型,对该通道内超临界水传热特性进行数值模拟。计算中选取与实验数据吻合较好的湍流模型,研究螺旋肋片对超临界水传热特性的影响。结果表明:螺旋肋片的存在会使通道内表现出传热增强,然而在正常传热工况下,这种强化传热的效果并不明显。螺旋肋片的个数和螺距对传热特性有很大的影响,实际中应予以考虑。此外,热工参数的变化会显著影响肋片两侧局部热点的温升和温度的周向不均匀性。     

带螺旋肋片方环形通道内超临界水传热特性实验研究

开展带螺旋肋片方环形通道内超临界水传热特性实验,获得不同热工参数条件下的实验数据。实验工况范围为:压力23~25 MPa;质量流速600~1000 kg/(m2·s);热流密度300~800 k W/m2;螺距160 mm。基于实验数据研究压力、质量流速、热流密度对传热特性的影响。与光滑方环形通道内的实验数据对比发现:在相同热工参数条件下,带肋片方环形通道内换热系数比光滑方环形通道高,螺旋肋片对超临界水条件下的传热有较大的改善作用。对实验数据进行多元线性回归得到带螺旋肋片方环形通道内超临界水传热经验关系式。     

环形截面螺旋通道内层流换热热力性能数值模拟

在恒壁温工况下,对旋转720°环形截面螺旋通道内三维层流换热的热力性能进行数值模拟.研究雷诺数为200～1000、无量纲螺距为0.1～0.2、曲率范围为0.1～0.3、在内环加热外环绝热情况下螺旋通道内不同截面上的温度场分布和速度场分布以及雷诺数、曲率和无量纲螺距对轴向不同截面上平均努谢尔特数和平均摩擦系数的影响.研究结果表明:在人口阶段,二次流作用可以忽略,随着转角增大,二次流作用加强,且垂直于轴向截面的最大速度向通道的外侧移动;轴向截面平均努谢尔特数和轴向截面平均摩擦系数随着雷诺数、曲率和螺距的变化呈现不同的规律,并且和曲率相比,螺距对传热和流动性能的影响程度相对较小.     

复合换热管过冷沸腾换热实验与关联式评价

以去离子水为实验介质,在单面受热流密度条件下,开展了聚变装置偏滤器的过冷流动沸腾强化换热特性实验研究,将内肋强化换热技术与内插扭带结构相结合,利用两者的协同强化传热效应,设计出一种复合换热管。实验参数为：质量流速,992～4 960 kg/(m2·s);压力,04～2 MPa;入口过冷度,8701～11921 ℃;热流密度,1～163 MW/m2。对4种强化换热管（光管、内插扭带管、内螺纹肋管和复合换热管）的管内过冷流动沸腾换热特性和综合性能评价指标（PEC）进行了对比实验。结果表明：与其他3种管道相比,复合换热管的对流换热系数和PEC最高,传热特性最好。研究了复合换热管的扭带扰动比、螺距、压力和质量流速对管内两相流动对流换热系数的影响规律,发现对流换热系数与螺距、质量流速呈正比,与扭带扰动比、压力呈反比。最后对比了4个现有的过冷流动沸腾换热经验公式,并在无量纲模型基础上,增加了扰动比和螺径比（t/Dh）进行修正,利用非线性拟合方法提出了适合复合换热管过冷流动沸腾的努塞尔数新公式。     

螺旋管内单相及沸腾的强化换热与阻力特性实验

实验研究了三维内肋螺旋管内单相及沸腾的强化换热与阻力性能。单相对流换热实验采用光滑螺旋管和两种不同结构尺寸的三维内肋螺旋管。与光滑螺旋管相比,在测试的流动范围内．两种三维内肋管的平均换热系数增加了71％和103％．平均阻力增加了90％和140％;曲率δ=0．0605、测试段长0．58m的三维内微肋螺旋管内流动沸腾换热实验结果表明：在不同质量流速、热流密度工况下,三维内微肋螺旋管的平均换热系数比光滑螺旋管增加40％到120％．阻力增加18％到119％。     

SGTR事故SG满溢分析扩展研究

采用热工水力系统程序进行核电厂蒸汽发生器传热管破裂（SGTR）事故蒸汽发生器（SG）满溢分析,验证在该事故下SG不会发生满溢;对SGTR事故进行扩展研究,考虑多种传热管破裂情况,包括单根传热管双端断裂、多根传热管双端断裂和传热管破口,并将3种情况的分析结果进行比较,给出SGTR事故最极限的工况。研究结果表明,单根传热管双端断裂工况下,SG不会发生满溢,且与其他2种工况相比满溢裕量最小,在所有分析工况中最极限。      

管长对UTSG倒流管空间分布的影响分析

自然循环条件下,自然循环U型管蒸汽发生器(UTSG)并联倒U型传热管内存在非均匀流动,部分传热管出现倒流;现有研究对倒流管的空间分布存在不同认识。通过建立一维、稳态条件下的传热管内流动换热模型,发现传热管管长对并联倒U型管间的流量压降对比关系产生影响,进而对倒流管的空间分布产生影响。传热管管长较小的UTSG,短管将先于长管发生流量漂移;反之,长管将先于短管发生流量漂移。采用最佳评估程序RELAP5/MOD3.3对研究结果进行了验证。     

新型的具有热流表面沸腾工况的腐蚀试验装置

核蒸汽发生器中的传热管,因管壁最薄,工作条件十分恶劣,往往由于腐蚀而破裂。新型具有热流表面沸腾工况的腐蚀试验装置为深入研究传热管在工况条件下的应力腐蚀破裂原因及其解决办法,提供了最新的试验手段,此装置可以用于各种材质及不同加工工艺的传热管的腐蚀筛选,模拟蒸汽发生器局部沸腾浓缩工况下的抗应力腐蚀破裂性能的研究,传热管结构腐蚀敏感部位的局部腐蚀破裂性能研究,确定二回路水质中Cl~-和NaOH浓度的控制范围,制订出水质的危险标准。装置的试验与静态高压釜试验相比前进了一大步,使试验条件更加接近于工况条件,与模拟体试验相比也能进行模拟工况试验,但比模拟体试验简单容易、投资少、见效快、小巧灵活、在工程研究上起到很大的作用。     

肋片对圆环通道内超临界水传热特性影响的数值分析

以计算流体力学(CFD)商业软件CFX为计算平台,对圆环通道内超临界水(SCW)的传热特性进行数值模拟。通过对几种湍流模型的对比,选取对超临界条件适用性相对较好的SST模型进行计算;比较光滑圆环通道与带肋片圆环通道内的壁温分布及传热系数的变化;研究肋片形状、高度、间距及宽度等因素对传热特性的影响。结果表明:圆环通道内肋片的存在会导致局部传热强化;在本文计算的尺寸范围内,肋片形状和宽度对传热的影响很小;一定范围内,增加肋片高度以及减小肋片间距都有利于传热强化。     

新型的具有热流表面沸腾工况的腐蚀试验装置

核蒸汽发生器中的传热管,因管壁最薄,工作条件十分恶劣,往往由于腐蚀而破裂。新型具有热流表面沸腾工况的腐蚀试验装置,为深入研究传热管在工况条件下的应力腐蚀破裂原因及其解决办法,提供了最新的试验手段,此装置可以用于各种材质及不同加工工艺的传热管的腐蚀筛选,模拟蒸汽发生器局部沸腾浓缩工况下的抗应力腐蚀破裂性能的研究,传热管结构腐蚀敏感部位的局部腐蚀裂性能研究,确定二回路水质中Cl~-和NaOH浓度的控制范围,制订出水质的危险标准。装置的试验与静态高压釜试验相比前进了一大步,使试验条件更加接近于工况条件,与模拟体试验相比也能进行模拟工况试验,但比模拟体试验简单容易、投资少、见效快、小巧灵活、在工程研究上起到很大的作用。