环形窄缝通道湍流流动换热特性分析

对双面加热环形窄缝通道内单相流动换热进行分析研究,提出了理论预测模型.基于该模型,对窄缝宽度分别为1.0、1.5、2.0 mm的环形通道单相湍流流动换热系数进行了理论计算,并与实验结果进行了对比,理论预测值与实验结果符合较好.研究表明:内外加热热流密度比对环形窄缝通道内的湍流流动换热过程有显著影响,在双面加热情况下,窄缝对流动换热过程强化与否,取决于内外管加热热流密度比及流动状态,即Re大小.     

环形通道内液态金属钠流动传热特性数值模拟

利用数值方法，使用商用软件ANSYS CFX，针对内径4~10 mm、外径7~20 mm的环形通道内不同边界条件下单相钠的流动和传热特性进行了研究，分析了流速、入口温度、内壁面热流密度和外壁面热流密度等对其流动传热的影响。结果表明，环形通道间隙对液态金属钠流动和传热影响较大，热流密度对其影响较小。将计算结果与文献中理论和实验结果进行了比较和分析，得出环形通道内液态金属钠的传热关系式。数值模拟结果与文献实验结果吻合较好，总体趋势符合良好。      

环形狭缝通道内干涸后传热研究

以去离子水为工质的高温流体 ,由下向上流过电加热内、外管壁间的环形狭缝 ,对同心竖直环形狭缝进行了干涸后换热试验研究。试验结果表明 :环形缝隙中的干涸后换热 ,与普通环形通道中的换热有着明显不同。试验中发现在相同热流密度下内管换热能力大于外管。应用Groeneveld公式 ,拟给出适合试验数据的换热公式。在试验的基础上 ,对内外管中较大的热流密度 ,与内外管热流密度的平均值的比值建立变量 ,并应用多元线性回归方法 ,建立了适合工程实际应用的环形狭缝通道干涸后传热计算经验关联式。     

环形通道内液态金属钠流动换热特性实验研究

对液态金属钠在环形通道内的单相流动换热特性进行了实验研究。结合实验数据,将液态金属钠单相流动分为层流区(Re≤2 000)、过渡区(2 000Re≤4 000)及湍流区(Re4 000),分别拟合得到不同流态下摩擦系数的计算关系式,并拟合得到液态金属钠环形通道内换热特性的相应关系式。结果表明:液态金属钠单相流动特性与常规流体(如水)类似,其层流区摩擦系数略大于水,湍流区与水的很接近。液态金属钠对流换热过程中,导热项占较大份额,同时Nu随Pe的增大而略有增大。     

骨架发热多孔介质内单相水流动传热实验研究

针对骨架发热多孔介质内单相水流动阻力和传热特性开展了实验研究,拟合获得骨架发热多孔介质内热态流动阻力和对流换热关系式。实验参数范围是:雷诺数Re取127～394,表面热流密度12～62 kW/m2。实验结果表明:在本文研究的孔隙有效雷诺数范围内,惯性项阻力系数Rf受流动参数影响;基于骨架发热条件下获得的阻力关系式具有较好的扩展性,可以较好地预测骨架不发热条件下多种几何结构的多孔介质通道内单相水、单相蒸汽流动阻力;随着表面热流密度增大,对流换热系数不断降低;在相同热流密度条件下,随着质量流速的增大,对流换热系数也会随之增大。     

矩形窄缝通道内水稳态和瞬态流动换热特性实验

以去离子水为工质,在压力0.5～5.0 MPa的范围内,对矩形窄缝通道内水稳态及瞬态流动换热特性进行了实验研究。结果表明:矩形窄缝通道在水平和竖直放置以及稳态和瞬态条件下,水的流动换热特性呈现出基本相同的规律。层流向紊流过渡区域的雷诺数(Re)为900Re1300,比常规通道提前,单相摩擦阻力系数比常规通道大;采用Dittus-Boelter公式的形式拟合得到了新的换热实验关联式,其系数较Dittus-Boelter公式的系数约小11.3%。在稳态条件下,紊流区换热系数随质量流速的增加而增大,增大趋势比较明显;换热系数随热流密度的变化不明显;压力对单相强迫对流换热特性基本没有影响。     

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。     

矩形窄缝通道流固共轭传热数值分析

优化设计矩形窄缝流道角部非加热区时,需了解该区域固体的温度场及导热机理对换热的影响.本文采用CFD软件CFX对矩形窄缝通道内流固共轭传热进行了数值分析.研究结果表明:角部附近设计1 mm×2 mm非加热区域后,能够有效地避免角部热集中现象,非加热区对流道中间部位温度场的分布影响不大;非加热区域固体设置为导热边界条件时,角部附近加热面上的内壁面热流密度和温度的分布变得不均匀;同体金属材料的热传导使得非加热区域内固体的温度有所升高,有利于提高该区域流体的温度;非加热区域固体设置为绝热边界条件时,等体积热流密度和等壁面热流密度对矩形通道内的换热性能影响不大.     

窄缝矩形通道单相流动及传热实验研究

以垂直向上窄缝矩形通道内去离子水为流动介质,对单相等温流动及恒热流密度条件下的单相传热进行了实验研究.结果表明,窄缝矩形通道内的单相等温流动特性及单相传热特性并未偏离常规尺度通道内的相关规律,采用经典理论解或关系式能获得较好的预测结果.     

环形窄缝通道内干涸型临界热流密度的理论研究

在双面加热的垂直环形窄缝通道内,对向上流动环状流的临界热流密度(CHF)进行理论研究,以质量、动量和能量守恒方程为基础建立数学物理模型。对该模型进行数值求解,得到了不同窄缝间隙通道内的CHF和临界含汽率的关系曲线,分析得出压力对CHF的影响,并将理论计算值与实验值进行比较。     

垂直向上流动通道内环状流干涸点的理论研究

本文基于分离流模型,建立了垂直向上流动环形通道内环状流的三流体模型,并对干涸点进行了数值模拟.比较计算结果和实验结果,发现两者符合较好.结果显示:当干涸点发生在内管并且外管热流密度不变时,临界含汽率随曲率和间隙的减小而增大,当干涸点发生在外管且内管热流密度不变时,情况相反;对于固定的间隙,当外管内径大于20 mm时,或间隙小于0.5 mm时,压力和质量流速对临界含汽率的影响非常微弱.     

Experimental research on dryout point of flow boiling in narrow annular channels

1 Introduction There are basically two classes of critical heat flux (CHF) situations: departure from nucleate boiling (DNB) and dryout (DO) [1]. DO is also sometimes known as burnout or departure from forced convective boiling in vapor-continuous flow. From the point of view of engineering, the CHF caused by the DO mechanism is of particular importance since boiling annular flow is one of the most common flow patterns in gas–liquid two-phase flow and occurs in a wide range of vapor qua…     

曲率对竖直向上环形狭窄通道内环状流特性的影响

基于三流体分离流模型，以液膜质量、动量和能量守恒方程为基础，结合汽芯动量方程，对双面加热垂直向上流动环形狭窄通道内环状流特性进行数值模拟。将计算结果与实验结果相比较，两者符合较好。通过数值模拟，分析了曲率对环状流特性的影响，得到了曲率对液膜厚度、液膜内温度、液膜内速度、临界热流密度等的影响曲线。曲率越大，内液膜越薄，而外液膜越厚。内管干涸时，临界热流密度随曲率的减小而增大；外管干涸时，则反之。     

同心环形管内沸腾两相流动与传热实验研究

对窄缝为2．1mm的同心环形管，试验研究了外管加热条件下水的沸腾两相流动阻力与传热特性，得到了以下结果：窄缝环形管内两相流动的阻力较普通圆管内大，沸腾换热得到了较明显的强化，换热系数弓压力、热平衡干度、工质流量、加热负荷均有关系，且与缝隙宽度和加热方式有关；提出了环形管强化传热的微液膜蒸发机理与汽泡扰动机理的物理解释；得到了环形管内流动摩擦阻力系数与传热系数的实验关联式。     

Stage Efficiency for Mixer-Settlers Process with Chemical Reactions

The importance of heat transfer in a narrow gap has been pointed out in relation to the in-vessel retention of molten core under a severe accident condition of a light water reactor. In this study, heat transfer experiment has been carried out using internally heated annuli with a narrow gap and closed bottom. Effects of gap clearances (1.0, 2.0, 4.0 mm) on the cooling process were examined. The inner wall initially heated up to 800°C was cooled down by water supplied to the upper plenum, the transient rod temperature being measured. From the temperature history, transient boiling curves were obtained, which were compared with predictions by existing heat transfer correlations for nucleate boiling critical heat flux (CHF) and film boiling. In narrow gap channels water penetration to the gap was restricted by counter flowing vapor, which lead to a decrease of heat transfer coefficients.     

Effects of annular crevices on pool boiling heat transfer

Effects of gap sizes (3.9–44.3 mm) of vertical annuli on nucleate pool boiling heat transfer of water at atmospheric pressure have been obtained experimentally. Through the tests, the conditions of tube bottom confinement (open or closed) have also been investigated and the whole results are compared with those of a single unconfined tube. According to the results, the annular condition gives much increase in heat transfer at moderate heat fluxes. The increase is much enhanced as the gap size decreases. At the same tube wall superheat (about 3.2 K) the heat flux of the least gap size is more than four times greater than that of the unconfined tube. Its effect is observed much greater for the bottom-closed tube condition. However, a deterioration of heat transfer occurs at high heat flux for confined boiling.     

Study on dryout point in vertical narrow annuli

Prediction of dryout point is experimentally investigated with deionized water upflowing through narrow annular channel with 1.0 mm and 1.5 mm gap respectively. The annulus with narrow gap is bilaterally heated by AC current power supply. The experimental conditions covered a range of pressure from 0.8 to 3.5 MPa, mass flux of 26.6 to 68.8 kg?m-2?s-1 and wall heat flux of 5 to 50 kW?m-2. The location of dryout is obtained by observing a sudden rise in surface temperature. Kutateladze cor…     

在双面加热的窄缝环形流道中流动沸腾换热研究

在窄缝流道内发生沸腾换热现象时,由于沸腾产生的汽泡受窄缝流道的限制,受压变形而消除了汽泡表面张力对传热的影响。因此对此现象进行基础性理论研究具有很重要的意义。本文在常压下用蒸馏水对窄缝间隙为 0.75mm的垂直环形流道,进行了流动沸腾传热实验研究。实验段的有效加热长度为 900mm,其加热方式为内外侧双面加热,实验的流量变化范围在 1.67× 10－ 5～ 5.83× 10－ 5m3/s。通过实验得到了在不同质量流速和热流密度下双面加热的窄缝流道中内外侧沸腾换热系数随干度变化的分布和特点。研究结果表明,由于在窄缝流道中存在着大量的运动聚合受压变形汽泡,因此使内外侧沸腾换热系数都很高 (可达 105W· m－ 2· K－ 1以上 )。