垂直并联管低质量流速自补偿特性的研究

针对直径为31.8mm、壁厚为6.0mm的六头内螺纹管,建立了垂直并联管的物理模型,对垂直并联管的自补偿特性进行了理论计算与实验研究.理论计算表明:具有热负荷偏差的并联垂直管组有明显的自补偿特性;吸热量较小的垂直管内工质的质量流速随吸热量的增加先减小,后增大;当管内工质的质量流速接近或超过平均质量流速,系统的自补偿特性...     

盐水液滴降压蒸发析盐过程传热传质特性

针对单个盐水(NaCl溶液)液滴在降压环境下蒸发析盐的传热传质过程建立了数学模型。模型考虑了多孔盐壳在液滴表面的形成过程,降压过程引起的气流运动,液核通过多孔介质的传质扩散,以及液滴表面的蒸发换热和对流换热。将实验数据与计算结果对比,验证了模型的有效性。通过模型计算获得了液滴表面温度及液滴质量随时间的变化。结果表明盐水液滴在降压环境下蒸发析盐过程的温度变化分为4个阶段:温度骤降阶段、温度回升阶段、平衡温度阶段和温度上升阶段。平衡温度阶段,盐壳界面运动较慢,随蒸发进行,液核尺寸逐渐减小,盐壳界面运动速度加快。理论分析了环境压力对盐水液滴蒸发析盐过程的影响,环境压力越低,平衡温度越低,盐分完全析出时间越短。     

随机温度信号互相关法测量吸热型碳氢燃料密度

为实现超临界压力下吸热型碳氢燃料密度的准确测量,以相关测量技术为基础,设计搭建了一套密度在线测量系统。该系统在间距148 mm的管道上下游安装两只具有相同热电特性的K型热电偶作为互相关法的传感器,通过对热电偶检测到的随机温度信号进行相关计算,得出该信号经过上下游热电偶的延迟时间,计算得到流体截面的平均流速,在已知质量流量后,根据质量守恒定律进而求得流体密度。采用纯物质十二烷及质量比1∶1正辛烷/正庚烷二元混合物标定测量系统精度,实验结果与文献值的最大误差在±1.2%以内,平均相对误差小于0.6%。在此基础上,对压力p=3.0、4.0、5.0 MPa,温度T=302.0～529.6 K,吸热型碳氢燃料密度进行测量,该方法的应用为超临界压力下吸热型碳氢燃料密度的准确测量提供了新思路。     

亚临界和超临界压力下液态正癸烷比定压热容实验研究

为了准确测量液态正癸烷的比定压热容,采用流动型绝热量热法,搭建了一套适用于亚临界和超临界压力下的流体比定压热容测量系统。对温度为311~570 K、压力为0.12~6.02 MPa的正癸烷比定压热容进行测量,结果表明比定压热容随温度的升高而增加,但压力对正癸烷的比定压热容影响较小,并将实验值与文献值进行对比,结果表明两者的最大相对偏差在5.0%以内,平均相对偏差在1.39%以内。将实验值与Guseinov模型和Garg模型两种经验模型进行对比,并在两种经验模型的基础上,提出改进后的比定压热容模型。改进后的模型精度较高,其最大绝对偏差为1.32%,平均相对偏差为0.53%,可为其他碳氢燃料的比定压热容的推算提供基础和参考依据。     

倾斜内螺纹管中亚临界及超临界水传热特性研究

为探究超（超）临界锅炉机组内螺纹管水冷壁的传热特性,在倾角5°~90°的?35 mm×7.75 mm倾斜上升内螺纹管中进行了实验研究,实验参数为压力15~28 MPa,质量流速600~1000 kg?m^-2?s^-1,热通量300~500 kW?m^-2。实验对比了内螺纹管与?25 mm×3 mm光管的壁温特性;讨论了倾斜角度、质量流速和压力的变化对内螺纹管中亚临界、近临界和超临界水传热的影响;拟合了不同倾斜角度下超临界水的传热关联式。结果表明：所用内螺纹管有明显的推迟传热恶化、强化传热的性能;不同倾斜角度的内螺纹管传热特性存在差异;亚临界压力下质量流速对气液两相区传热系数影响很小,近临界和超临界压力下,随质量流速的增加,整体上传热系数增大;压力为15 MPa时的传热系数最大。超临界压力下,随压力的增大,大比热容区的传热系数减小。     

弹状流液弹区含气率分布的试验研究

采用光纤探针法和高速摄影法对垂直上升气液两相弹状流的液弹区含气率分布进行了试验研究,测试管径为15 mm。一种基于机器学习的图像处理技术用来识别气液两相界面,通过搭建气泡边界提取的神经网路系统,使用构建的气泡边界数据库对模型进行多次迭代训练,该方法可以有效地识别多种复杂类型的气泡边界。试验得到了弹状流液弹区的径向含气率分布曲线,结果表明,壁峰分布是液弹区含气率分布的主要形式,其中泰勒气泡的尾迹效应对分布形式有重要影响,尾迹的旋涡中心和含气率分布的峰值相对应。针对弹状流液弹区径向含气率分布的两个主要特征——中心局部含气率和壁峰位置,分别提出了相应的预测公式,且与本文的试验数据吻合良好。     

垂直上升内螺纹管内流动沸腾传热特性

在压力9～22 MPa,质量流速450～2000 kg·m^-2·s^-1,内壁热负荷200～700 kW·m^-2的参数范围内,试验研究了用于1000 MW超超临界锅炉φ28.6 mm×5.8 mm垂直上升内螺纹水冷壁管内汽水流动沸腾传热。研究表明：内螺纹管内壁螺纹的漩流作用可抑制偏离核态沸腾（DNB）传热恶化,内螺纹管在高干度区发生蒸干型（DO）传热恶化。增大质量流速可推迟壁温飞升,壁温飞升幅度随质量流速增大而降低。热负荷越大管壁温越高,随热负荷增大管壁壁温飞升提前,且传热恶化后壁温飞升值增大。随着压力增加,壁温飞升发生干度值减小。内螺纹管汽水流动沸腾传热系数呈π形分布,传热系数峰值出现在汽水沸腾区。文中还给出了亚临界压力区内螺纹管单相区和汽水沸腾区的传热系数试验关联式。     

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.     

变压运行直流锅炉水冷壁中间集箱汽液分配特性的试验研究

利用空气-水试验回路,模拟了超临界变压运行直流锅炉在35%、50%和75%额定负荷(ECR)下汽-液两相流在中间集箱中的分配特性.采用快关阀门法和摩擦阻力法分别测量了各支管内的体积含气率和流量分布.试验结果表明:在入口干度x=0.7~0.95的范围内,35?R下并联支管的含气率分布最均匀,随着负荷的增加,各支管间的相分配偏差增加;锅炉负荷增加时,并联支管内流量分配的均匀性增加.     

垂直U型管内沸腾流动不稳定性的研究

本文从实验和理论两个方面,研究了垂直U型管内沸腾氟里昂113的稳态特性和压降型不稳定性.实验过程中记录了稳态及脉动参数.对压降型不稳定性的理论分析采用了均相模型.并研制了求解稳态与脉动的计算机程序.