直管式直流蒸汽发生器不同运行参数下两相流压降预测

将BW公司的直流蒸汽发生器进行简化,采用常热流边界条件进行不同运行参数下直流蒸汽发生器二次侧流动与换热过程数值模拟,并与经典摩擦压降经验关联式进行对比。结果表明:Martinelli-Nelson关联式更适用于预测蒸干发生时两相流的摩擦压降;摩擦压降随质量含汽率增加整体呈现上升趋势,蒸干发生时摩擦压降的变化率明显增大;管内气液两相流摩擦压降随质量流量和热通量增加而增大,随运行压力增大而减小。其中质量流量、运行压力对摩擦压降的影响较明显,热通量对其影响较小。     

静态混合器气液两相流压降的研究

在气相和液相均为湍流的情况下,测定了SK10,SK25,SV20,SV25静态混合器的压降。采用Lockhart-Martinelli关联方法,对不同类型的静态混合器,得出X_a～φ_L线和X_U和φ_L的经验关联式。     

垂直受热通道内汽液两相流压降的测定与估算

本文应用带扩大室及毛细管的U管压差计对垂直受热通道内汽液两相流压降进行了测定,作出了实测压降及实测液体循环质量流速与热通量的关系曲线。同时,针对不同结构尺寸的受热通道,利用实测的有效加热功率及液体循环流量数值对汽液两相流压降进行了计算,计算值与实测值吻合较好。     

自然循环蒸汽发生器数学建模与瞬态响应分析

为克服均相流模型和集总参数法的局限性,采用一维漂移流模型和分布参数法对U型管自然循环蒸汽发生器一、二次侧的流动传热及相互耦合过程进行数学建模,利用牛顿法对所建立方程组进行求解,编写了可用于瞬态响应分析的程序,所得计算结果与文献相比误差小于2％,可用于安全分析和应力评定.对降负荷工况研究发现,蒸汽空间的压力和温度随时间增...     

矩形截面螺旋细通道内气液两相流液相分布及压降特性

为探究不同操作参数及结构下矩形截面螺旋细通道内气液两相流的液相分布及压降特性,建立了光滑螺旋通道及内置矩形涡发生器的螺旋通道2种模型,在进口速度u_(in)=0.22～0.32 m/s,进口含气率α=0.55～0.59的条件下,以空气-水两相流为工质进行了数值模拟。结果表明,在研究的范围内通道内液体受离心力的影响被甩向螺旋通道外侧,而气体分布于通道内侧。进口含气率的增加会减少通道外壁面的液膜厚度。通道内置的矩形涡发生器可使内部工质产生二次流从而增强混合,有效提升截面含气率。除此之外,进口速度的增大、进口含气率的减小及矩形涡发生器的加入均会使矩形螺旋细通道内两相压降增大。     

基于漂移流理论的蒸汽发生器动态特性

以大亚湾核电站U型管自然循环蒸汽发生器为研究对象,根据蒸汽发生器上升通道沸腾段特点,建立了适合工程应用的漂移流模型动态方程。在验证稳态工作特性及与漂移流理论所涉及的关键参数准确性的基础上,进行了蒸汽发生器动态特性仿真与分析。结果表明,所建立的漂移流模型能够较准确地反映蒸汽发生器两相流的流动与换热特性。随着扰动的添加蒸汽发生器各参数都表现出合理的变化趋势,并准确地模拟出“虚假水位”现象,且负荷越高水位对扰动的响应速度与程度越大。     

液相物性对壳侧不互溶双组分两相流截面含气率及两相压降的影响

在用空气-水、空气-0号柴油研究的基础上,用空气和质量浓度为30％的甘油水溶液研究了理想管壳式换热器壳侧平均截面含气率和两相压降,以期进一步考察不同液相物性的影响.研究表明,液相物性对两者均有一定影响.提出了不同液相物性时截面含气率的通用关联式.根据流型整理了两相摩擦因子.并提出了一种新的两相摩擦压降关联式,它能较好地预测不同液相物性时两相压降的实验数据.     

一次扰动下直流蒸汽发生器动态换热性能仿真

考虑了缺液区的存在,将直流蒸汽发生器的二次侧相变过程划分为五个传热区域,采用分布参数法建立一维均相流模型,针对一次侧冷却剂入口条件变化的工况进行仿真,分析直流蒸汽发生器内的蒸干现象和一、二次侧参数的动态响应特性。仿真结果表明,当一次侧冷却剂的入口焓值下降5%时,出口蒸汽无法达到过热,预热段和核态沸腾段长度大幅增加,蒸干点后移9.14 m;一次侧入口流量下降,出口蒸汽过热度降低,蒸干位置最大后移约2.42 m。     

直流蒸汽发生器蒸干及蒸干后传热数值分析

准确预测直流蒸汽发生器流动沸腾及蒸干对其设计、安全可靠运行极其重要。通过对B&W公司直流蒸汽发生器进行合理简化,引入两流体三流场数学模型及壁面热通量分区模型,分别进行基于常热通量和耦合传热的蒸汽发生器流动沸腾数值模拟。结果表明：蒸干发生时传热性能急剧下降,常热通量边界下壁温升高的幅度相当大（约300 K·m^-1）,而耦合传热边界下壁温飞升幅度约为25 K·m^-1,与实际情形相一致;两种热边界中预热区会发生过冷沸腾,壁面处传热由液相对流换热、淬火换热和蒸发换热3部分构成,核态沸腾区蒸发换热为主要换热方式,同时伴随着液相对流换热和淬火换热,蒸干发生时淬火换热和蒸发换热全部降到0,在蒸干后传热区域换热方式为气相对流换热。     

气液两相流水平绕流柱体的动态压降特性

压降是气液两相流绕流柱体时包含丰富流动信息的重要参数,对于压降的研究密切关系到两相流动系统的设计和运行.以空气和水为实验介质在泡状流、塞状流、弹状流和环状流四种流型下,研究了气液两相流水平绕流梯形柱体的动态压降特性.结果表明:泡状流和塞状流的动态压降有较稳定的波动,其时均值主要取决于液相流量;弹状流的动态压降变化剧烈,其时均值随两相雷诺数的分布比较均匀;环状流的动态压降变化比较平缓,其时均值随两相雷诺数的增加呈近似线性递增;在四种不同流型下,时均动态压降系数随两相雷诺数的增加都呈线性递减.这一结果为分析气液两相流绕流柱体的流动特性提供了有益的借鉴.     

Measurement and prediction of pressure drop in two-phase flow

Experimental data for air–water two-phase co-current flow in two different pipe diameters were used to test the prediction of pressure drop by a number of existing theories and correlations. Several models are shown to be useful for prediction, particularly with the stratified regimes which have proved difficult to handle in the past. The model suggested by Olujic proved to be of particular value.     

基于传热分区的直流蒸汽发生器换热性能仿真

针对直流蒸汽发生器二次侧复杂的流动与换热过程, 为准确研究其内热力参数空间分布规律, 将其分为预热段、过冷沸腾段、饱和核态沸腾段、强制对流蒸发段、缺液段、过热段, 基于分布参数法建立了直流蒸汽发生器一维均相流数学模型, 并自主开发了可实现自动分段计算的直流蒸汽发生器MATLAB仿真程序。仿真结果表明, 基于传热分区的模型能准确预测不同工况下壁温飞升的幅度、位置及各传热区域传热管的长度, 得到直流蒸汽发生器工作恶劣区域。所得结果可为预防直流蒸汽发生器超温爆管等事故提供理论支持。     

高热流条件下过冷沸腾流动阻力特性试验研究

过冷沸腾在高热流冷却场合得到了广泛的应用,如聚变堆偏滤器冷却、压水堆堆芯冷却。其中,过冷沸腾流动阻力是换热系统设计的关键内容之一。试验研究了高热流条件下竖直通道内水的过冷沸腾流动阻力特性,试验段为内径6 mm、长径比44.4的不锈钢圆管。试验参数范围：热通量7.5~12.5 MW/m²,质量流速6000~10000 kg/(m²?s）,系统压力3~5 MPa,进口流体温度80~200℃。分析了质量流速、热通量、压力、沸腾数、Jacob数等参数对阻力的影响。结果显示,过冷沸腾流动阻力随着热流及质量流速的增加而增加,随压力增加而减小。将试验数据与文献中的经验关联式作对比,结果表明各关联式的预测误差较大,主要归结于拟合参数及工作流体的差异。研究发现管径尺寸效应也是影响阻力的一个因素,为此在前期成果的基础上,提出了一个添加管径因素修正项的经验关联式,该关联式的预测误差在±18%范围内。     

不同运行条件下船用蒸汽蓄热器的充汽特性

船用蒸汽蓄热器的充汽过程涉及复杂的汽液两相质量、能量传递过程,其充汽特性对于舰载机弹射过程至关重要。借助小型船用蒸汽蓄热器实验系统进行了不同运行条件下的充汽特性实验。实验结果表明:在充汽过程中工质水的温度出现了分层现象,蓄热器底层水温较低,上层水温较高;充汽结束后蓄热器压力随着其内部工质由非平衡态过渡为平衡态的过程出现反向降低并最终稳定的现象;由不均衡势差引起的压降比随着储存水质量的减小和单位时间注入能量的提升而变大;充汽流量、充汽初压、初始水位对蓄热器充汽特性影响显著,在实际应用中应结合弹射自身需求对工作参数进行合理设置。     

非闪蒸型气液二相流压降计算的计算机程序化

确定气液二相流的流动形式对于两相流的压力降计算非常重要,而在流型判断中,使用Baker图和GriffithWallis图进行手算尚可,却不利于计算机编程。基于此,应用Origin软件对Baker图和Griffith-Wallis图进行数据回归,得到划分区域线条的函数,再使用C++语言进行编程,实现整个计算过程的计算机程序化,可快捷、准确地判断垂直管道和水平管道的二相流流型,并使用均相法和杜克勒法计算出二相流管道压力降。计算机编程能大幅度提高计算效率,在处理杜克勒法压力降计算中的迭代运算时尤为实用。经过规范中例题的验证和工程实例运行结果,证明该方法是可行和准确的。     

气液两相流流过阀门局部阻力特性研究

以空气,水为工质,对进口和出口水平管内气相两相流流过闸阀的局部阻力特性进行了研究,管内直径38 mm、阀门通径4p mm.根据实验结果,总结出了空气和水两相流体流过闸阀时的局部阻力变化规律,并与前人的结果进行比较,提出了闸阀局部阻力修正系数,计算值和实验符合良好.     

摇摆工况下窄矩形通道内两相沸腾摩擦压降特性

为了研究摇摆工况下窄矩形通道内的两相摩擦压降特性,进行了一系列的热工水力实验和理论分析。结果表明,摇摆工况下流体会受到附加惯性力的作用且实验回路的空间位置也会出现周期性的变化,两相摩擦压降梯度的波动振幅随着摇摆角度和摇摆周期的增加而增加;随着通道热通量的增加或者系统压强的减小,两相摩擦压降梯度的波动振幅和时均值逐渐增加。窄矩形通道内的质量流速随着两相摩擦压降梯度的波动而波动,且具有相同的波动周期,由于流体加速和压力传播的速度不同,流量波动和摩擦压降波动存在约1/4周期的相位差。     

微通道反应器内气液二相流压降的研究

以氮气和去离子水为研究体系,采用混合均质模型,在内径分别为900μm和500μm的圆形微通道中针对微通道反应器内气液二相流的压降进行研究。分析了黏度、气液表观速度等因素对微通道反应器中气液二相摩擦压降的影响。结果表明:均相流模型与分相流模型在微通道反应器内适用性均有限;采用Mc Adams黏度公式对微通道内的压降进行理论计算,其结果与实际测量所得压降值吻合良好;微通道反应器中的气液二相摩擦压降随气液二相表观速度的增大而增大;将实验结果与分相流模型的预测值进行比较,分相流模型中Lockhart-Martinelli关系式不能很好地预测微通道中气液二相流的摩擦压降。