不均匀热流下特超蒸发冷却器中过冷水的阻力特性试验研究EI北大核心CSCD

为研究聚变堆偏滤器拱顶冷却结构的流动阻力特性,在系统压力为2.7,3.2,3.7MPa、质量流速为2000~5000kg·m^(-2)·s^(-1)、试验段等效单侧辐射热流密度2~5MW·m^(-2)的参数范围内,对类单侧加热条件下,竖直上升的特超蒸发冷却器中的过冷水进行流动阻力试验。详细分析了系统压力、质量流速、试验段等效单侧辐射热流密度对流动阻力的关联和影响,结果表明:在单相区,流动阻力随主流体温度的变化不明显;而在过冷沸腾区,流动阻力会随着流体温度的升高而迅速增大。在单相流动区,压力对阻力的影响不明显,但在较低压力的工况下会更早的进入过冷沸腾区,阻力曲线的斜率在较低的主流体温度下就开始增大;质量流速越高,则流动阻力越大;在单相区,热流密度越高,则阻力越小。用试验数据对典型阻力关联式进行了评估,结果表明,已有关联式无法良好地预测该试验工况下的流动阻力。所以,拟合出了适用于受到单侧加热的高热流密度下特超蒸发冷却器的阻力公式,该公式对该试验数据的预测精度较高,算术平均误差和均方根误差分别达到0.72%和4.33%。试验结果对偏滤器拱顶冷却结构的设计具有工程上的参考价值。     

CO_2在立式螺旋管内流动沸腾换热的实验研究

在管内径9.0 mm、壁厚1.5 mm、螺旋管绕径283.0 mm的立式螺旋管内,对CO2流动沸腾换热特性进行实验研究。分析热流密度(q=1.4~48.0 kW/m2)、质量流速(G=54.0~400.0 kg/(m2·s))和运行压力(pin=5.6~7.0 MPa)对内壁温分布和换热特性的影响规律。结果表明:螺旋管内壁温周向分布不均匀,单相液体以及过热蒸汽区离心力的作用使内侧母线温度最高、外侧母线温度最低,在两相沸腾区蒸汽受到浮升力作用聚集在管上部而容易发生蒸干,因此上母线温度最高,温度最低值则由离心力和浮升力的相对大小共同决定。局部平均换热系数随热流密度以及进口压力的增加而显著增加,但增大质量流速对换热系数的影响不大,表明核态沸腾是CO2在螺旋管内流动沸腾的主要传热模式而强制对流效应较弱;发现了随着热流密度增加所引起的核态沸腾强度变化以及干涸和再润湿使得换热系数随干度的变化可分成3个区域。并基于实验获得的2 124个数据点拟合两相区沸腾换热关联式。     

大功率电力电子设备用微槽道系统实验研究

为同时满足大功率电力电子设备高热流密度散热及被冷却表面低温的要求,设计搭建了闭式真空微槽道制冷系统,对去离子水在负压下进行了实验研究。微槽道散热器包含17条尺寸为0.6mm(W)×2mm(D)×20mm(L)的微槽道,材料为无氧铜。实验工况为进口压力Pin=38.9~166.8kPa,流量V=3.2~20L/h,质量流速G=42~262kg/m2s,热流密度q″=6.6~220W/cm2。实验结果表明IGBT壳温随压力的减小而减小,平均换热系数随压力的减小而增大,验证了负压两相系统的优势,在发热面温度低于80℃的情况下实现了热流密度100W/cm2。     

微细通道内流动沸腾压降特性

通过微细通道内流动沸腾实验研究流动沸腾压降特性,在质量流速为110kg/m2·s~160kg/m2·s范围内流动沸腾压降随质量流速、热流密度的增大而增大,进口过冷度对流动沸腾压降的影响并不显著。根据不同流型建立各自区域的压降计算模型,将微细通道内流动沸腾分为弹状流和环状流两部分,分别建立各自的物理模型,流动沸腾压降计算结果与实验值有较好的吻合。     

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。     

卧式螺旋管内R134a沸腾两相传热特性实验研究

在蒸发温度为5～15℃,热流密度范围为5～20kW·m-2,工质质量流速变化范围为100～400 kgm-2s-1和干度范围为0.1～0.8的条件下,采用低电压、大电流的直流电源直接电加热的方法,对R134a在卧式螺旋管内的沸腾两相流传热特性进行了实验研究.结果表明,传热系数随工质干度和质量流速的增加而显著增加;热流密度对传热系数的影响也比较明显,传热系数随着热流密度的增加而增加,干度较小时热流密度对传热系数的影响更为明显;系统压力的变化对传热系数的影响较小.通过对实验数据的非线性回归分析,发展了R134a卧式螺旋管内流动沸腾局部传热系数的计算关联式.     

超临界水冷堆类四边形子通道内超临界水的传热试验研究

在压力23~28 MPa、质量流速700~1 300 kg/(m2·s)、热流密度200~800 kW/m2的参数范围内,对超临界水冷堆堆芯棒径D=8 mm、栅距比P/D=1.2的类四边形子通道内超临界水的传热特性及管壁温度分布进行了试验研究,分析了压力、热流密度和质量流速对管壁温度及传热特性的影响,并与环形通道内超临界水的传热特性进行了对比。试验结果表明:在超临界压力区,类四边形子通道管壁温度随着焓值的增大而逐渐上升,换热系数在拟临界点附近达到峰值,低焓值区的换热系数比高焓值区大;随压力增大,壁面温度升高,换热系数峰值减小;热负荷的增大和质量流速的减小均会使壁面温度升高,换热系数减小,削弱传热强化。与环形通道对比发现,在低焓值区,类四边形通道与环形通道内壁温度和换热系数相差不大;超临界水在类四边形子通道内比在环形通道内更容易渡过拟临界区,拟临界区对类四边子形通道的影响比对环形通道的影响小。     

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。     

R134a超临界压力下管内换热特性实验研究

有机工质跨临界循环或超临界循环的系统优化及应用设计,要求掌握有机工质在超临界压力下的传热特性,而目前这方面的研究还很有限。文中在设计、建立超临界有机工质传热特性研究实验装置的基础上,对有机工质HFC134a开展了超临界压力下管内换热特性实验研究,特别包含了工质流向为下降流情形的实验测量。结果表明:无论工质流向为竖直上升流还是竖直下降流,HTC均随热流密度增加而减小,随质量通量增大而增大;相同热流密度、压力条件下,上升流与下降流两种流向下HTC间的差别,随质量通量增大而减小。对上升流和下降流而言,在浮升力影响较小的实验工况下,HTC随压力的增加而减小,而在浮升力显著的工况下,HTC随压力增加呈现出先增加后减小的趋势。根据实验数据拟合得到了R134a超临界压力下的HTC关联式,该关联式适用于上升流及下降流,拟合精度为平均偏差-2%,均方根偏差11%。     

非均匀加热管内超临界CO_2传热特性研究

在质量流速100 kg/(m~2·s),热流密度28～50kW/m~2,入口压力7.6～8.6 MPa下,对超临界CO_2在非均匀热流密度下竖直向上的流动传热规律进行了数值模拟,比较了均匀与非均匀加热的区别,分析了非均匀加热情况下热流密度和入口压力对对流传热系数、浮力效应和加速效应的影响,提出并检验了新的传热关联式。结果表明:与均匀加热相比,非均匀加热局部对流传热系数小,壁温更高;随着热流密度的增大,对流传热系数减小,浮力效应和加速效应增强;高热流密度下,随着入口压力的增大,对流传热系数增大,浮力效应和加速效应减弱;新的传热关联式能较好地预测本文中超临界CO_2的传热规律。