高温气冷堆中间换热器层流边界层的传热特性分析

为提高高温气冷堆中间换热器的换热效率,对中间换热器单元流道的层流流动边界层及热边界层进行了理论计算和模拟分析。利用幂次多项式速度分布的方法,对流道内的层流流动边界层和热边界层进行计算,结果表明,三次式的速度分布更为接近Blasius精确解,也更为符合数值模拟的结果。同时,结合不同位置的温度分布,可发现上、下边界层的相遇会使流动进入泊肃叶的抛物线形式,边界层理论继而不再适用。通过模拟还发现,氦气的进口温度和出口压力对于层流边界层的换热基本无影响;恒定热流密度下,壁面温度的变化分为明显的边界层区和泊肃叶区,在这两个区域壁面温度呈线性变化。     

粗糙元对高温气冷堆中间换热器强化传热性能的影响

为提高高温气冷堆中间换热器的换热效率,通过增加人为粗糙元的方式,对强化传热的效果进行CFD模拟分析,比较粗糙元管道和光滑管道,分别从流场分布、轴向速度、横向速度、湍动能、温度场及壁面传热系数等方面,进行粗糙元对强化传热性能影响的初步探究。结果表明,人为粗糙元的存在会破坏湍流边界层的黏性底层,增强横向扰动,大幅提高对流换热的效率。同时,人为粗糙元会降低主流的轴向速度,增大沿程阻力。因此,通过这项初步探究可为以后设计出具有最佳传热效率的粗糙元流道,提供必要的理论支持。