层流波动区膜状凝结雷诺数关系式对传热计算的影响

在核电站安全壳和稳压器中存在膜状凝结现象。液膜的雷诺数关系式是膜状凝结传热计算的基础,有分别基于质量和能量的两种关系式形式,前人工作中未具体研究这两种关系式的差别。针对管外纯蒸汽自然对流膜状冷凝传热,本文通过求解液膜传热关系式和不同雷诺数关系式组成的联立方程,分别得到在光滑的和有波动的液膜层流区基于质量和能量关系的雷诺数表达式。分析表明:在光滑液膜层流区域,基于质量和能量关系得到的雷诺数具有等价性,计算得到的传热系数相等;在有波动液膜层流区域,基于质量关系得到的雷诺数Re_(mass)较能量关系得到的雷诺数Re_(energy)偏小,且计算得到的平均传热系数最大偏差可达30.3%。通过与实验数据比较,验证了基于Re_(energy)计算得到的平均传热系数在层流波动区域更加准确。     

高压条件下含有非凝结性气体的水蒸气凝结传热模型研究

研究高压条件下含有非凝结性气体的水蒸气凝结传热过程对于小型堆的安全非常重要。当前对这一物理过程的研究集中于压力较低的工况,高压条件下的研究尚不成熟。本文建立了一种适用于高压条件下含有非凝结性气体的水蒸气自然对流凝结传热理论模型,使用真实气体状态方程求解扩散方程中摩尔浓度梯度和分压梯度之间的关系,取代了前人方法中的理想气体假设。计算结果与已有的实验数据吻合较好,证明本方法可用于小型堆紧凑型安全壳和汽 气稳压器等安全级设备的热工分析。     

海洋条件对棒束间湍流流动传热的影响

对海洋条件下典型7棒束和4棒束通道内的流体流动传热特性进行理论分析.分析结果表明,在海洋条件下,由于流速的波动,加热管壁上始终有周期性变化的蓄热存在.在7棒束通道内,由于四周壁面和加热管管壁的限制作用,垂直于流动方向的附加力对流体的影响非常小,流体的流动和传热特性主要由轴向湍流强度和入口流速决定.而在4棒束通道内,由于...     

湍流模型对过冷沸腾计算影响分析

采用ANSYS FLUENT14.5分析湍流模型对过冷沸腾的影响,建立多套网格,每套网格采用不同的湍流模型、壁面函数及两相湍流处理方法,将计算结果与基准实验数据进行对比,分析网格、湍流模型、壁面函数及两相湍流处理方法对计算精度的影响。通过分析发现:k-ε模型的计算精度高于k-ω模型的;Dispersed方法和Per Phase方法的计算精度相对于Mixture的无明显提升;增强壁面函数对Y+≈1的网格无法获得满意的计算结果。     

稠密栅元内湍流流体的流动传热

本文对稠密栅元内的湍流流动和传热特性进行了分析。首先利用实验数据对计算结果进行了验证,然后分析了Re和P/D等参数对稠密栅元内的摩擦阻力系数和传热系数的影响。Re和P/D均会对稠密栅元内的流动传热特性产生显著影响,但传统的理论模型无法描述P/D对栅元内的摩擦阻力系数和传热系数的影响。P/D=1.03是一临界点,这种条件下的稠密栅元内的流动和传热是最安全的,也是最高效的。此时核反应堆的功率和系统的传热能力可同时达到最大。     

蒸汽射流凝结换热系数计算的一种新方法

基于蒸汽射流凝结的分析模型和压力振荡主频的计算公式,提出通过汽羽穿透长度将平均凝结换热系数和压力振荡主频联系起来,得到一种新的平均凝结换热系数的计算方法。通过实验得到不同蒸汽质量流率和水温下的压力振荡主频,根据本实验得到的主频和先前学者的实验值计算得到的平均凝结换热系数在1.71~2.93 MW/m~2·℃之间,换热系数出现了随着蒸汽质量流率的增大变化很小,随水温的增大略有增大而后减小的趋势。     

摇摆条件对湍流流动特性的影响

利用Fluent软件对摇摆条件下矩形管内的湍流流体进行理论分析,分析了多种湍流模型和多个参数对流动特性的影响。在摇摆条件下,矩形管中心区域速度分布趋于均匀化,但壁面附近的速度梯度增大,从而使摩擦阻力系数增加。壁面会对摇摆条件对湍流流体的影响产生抑制作用。在纵摇条件下,小长宽比矩形管内速度等高线成哑铃状分布。对于本文的计算流体,摇摆条件下的湍流摩擦阻力系数与Re的0.47次方成反比。     

摇摆条件下典型通道间湍流的流动传热特性

利用Fluent软件分析了摇摆条件对典型四棒束间的湍流流体流动和传热特性的影响机理。摇摆运动会对棒束间流体的流动传热特性产生一定影响,但不会对绝热通道与加热通道内流体流动相似性产生影响。而当摇摆幅度较大时,径向附加力会使通道横截面上的参数分布发生显著的变化,进而影响流体的流动与传热特性。在摇摆条件下,随着P/D（棒间距/棒直径）的逐渐减小,尤其是小于1.1时,典型棒束间流体的流动传热特性发生明显变化。     

定位架对元件表面传热的影响

采用传热试验与传质试验二种方法测定了定位架对元件表面传热的影响,测定了传热系数与传质系数沿轴向的变化,并将传热试验与传质试验的结果进行了比较。     

定位格架对再淹没传热的影响

采用21根束棒元件研究定位格架对再淹没传热的影响。测量了元件壁温、塌陷液位、液体夹带的瞬态变化过程,研究了流道外壳温度对再湿速度的影响。试验表明,再淹没过程中,定位格架下游的元件表面温度明显下降,骤冷前,定位格架下游的传热系数比上游高,特定工况下,可高出70%,定位格架对传热的影响程度随试验参数及距骤冷前沿位置的不同而不同;影响范围约为100至150mm。试验的参数范围为:入口欠热度为15～80℃;初始壁温400～610℃;入口淹没率15～60mm/s;加热功率0～0.25kW/m;系统压力为常压。     

非能动安全壳冷却系统膜状冷凝强化换热设计

非能动安全壳冷却系统(PCCS)能在反应堆发生事故时将安全壳内部的热量及时导出,避免安全壳因超温、超压而失效。为强化换热,本文设想在安全壳内部安装阻隔带和液滴收集装置,通过降低层流区液膜厚度、扰动不可凝气体隔离层并充分利用湍流的换热强化作用,降低总的换热热阻,提高换热效率。以AP1000为例,依托GDLM模型对改进前后安全壳的换热情况进行分析,结果表明,通过安装阻隔带和液滴收集装置,能降低安全壳壁面的液膜厚度,提高壁面热流量,从而实现强化换热。     

Heat Transfer in Turbulent Separated Flow

An investigation was carried out with the object of determining the physical effects of separation and the associated reattachment and redevelopment, upon the heat transfer characteristics of turbulent flow in pipes and to compare the results of these flow conditions with the fully developed one-dimensional condition and with a recently developed numerical technique for the solution of recirculating flows.

Separation of the flow was induced in a 4 ft length of 2 in. internal diameter nicrome tube of wall thickness 0.001 in. by means of a sudden enlargement of diameter at the entry of the tube. The tube was electrically heated by the passage of a current along its length. The first 25 in. of the tube was metered by thermocouples which gave the wall temperatures and from these the local heat transfer rates and Reynolds numbers up to 5×10⁴ using air as the working fluid.     

台架缩比对冷凝液膜换热的失真评价

缩小比例的单项和整体性试验台架对研究和开发大型先进压水堆核电站及其分析验证程序都具有重要意义,而由缩比引入的相关现象的失真又直接影响了对台架的设计和试验结果的理解。本文以等效换热系数的形式对非能动安全壳冷却系统（PCS）壳内液膜冷凝在试验台架上的缩比失真进行分析,结合H2TS比例分析方法,系统评价了这种失真对模拟台架中壳内压力响应的作用。结果表明,台架缩比对壳内冷凝液膜换热的影响是保守的。     

液态铅铋合金管内流动传热特性研究

为研究液态铅铋合金的流动传热特性,建立了相应的实验台架,并开展了传热特性试验,获得了1组针对液态铅铋合金的传热关系式。同时使用Fluent程序对圆管内铅铋合金的流动换热进行了模拟计算,以研究不同湍流普朗特数模型和不同湍流模型的选取对计算结果的影响。根据计算结果,探讨了不同湍流普朗特数模型对计算结果的影响,并得到了不同Peclet数下推荐使用的物理模型。     

Effect of Liquid Flow Rate on Film Boiling Heat Transfer during Reflood in Rod Bundle

An experiment was performed in a wide range of core flooding rate to study the effect of liquid flow rate on the film boiling heat transfer during reflood using a 6 × 6 heater rod bundle with a full-height heated length. The flooding rate was in the range of 2–30cm/s. The obtained data were evaluated through assessment and improvement of Murao-Sugimoto heat transfer coefficient correlation, which predicted well the heat transfer coefficient under the core flooding rate up to 10 cm/s, but underestimated the heat transfer coefficient in the range of the flooding rate higher than 10 cm/s. An empirical correction factor for the Murao-Sugimoto correlation was proposed based on the present experimental data. The proposed correction factor was confirmed to be applicable to another large scale tests.     

水平管内蒸汽冷凝局部换热特性实验研究

以水蒸气为工质,实验研究了水平管内纯蒸汽冷凝的局部换热特性。实验选取换热管内径为25 mm、换热管进口压力为0.15~0.4 MPa、局部蒸汽的Re=5756~92289,分析了蒸汽压力及流速、壁面过冷度对冷凝传热系数的影响,并将采用现有关系式计算的冷凝传热系数与实验结果进行了对比。结果表明：冷凝传热系数随壁面过冷度的增大而减小,随压力的升高和流速的增大而增大;采用现有关系式计算的冷凝传热系数与实验值的偏差较大,关系式有待进一步改进;在实验范围内,由拟合换热关系式计算所得冷凝传热系数与实验结果的相对偏差在15%左右。     

基于四方程模型的LBE环管湍流换热数值研究

为计算液态铅铋（LBE）在环管内不同加热环境下的湍流换热,基于开源计算流体力学程序OpenFOAM开发了四方程模型求解器4eqnFoam。将LBE在平板和圆管内的预测结果与直接数值模拟结果和实验结果进行对比,验证了求解器的有效性。基于该求解器,分别计算了LBE在外壁绝热内壁加热以及内外壁面等热流加热环管内不同雷诺数下的湍流换热量。结果表明：随着雷诺数的增加,两种加热条件下的无量纲温度脉动、雷诺热流、湍流热扩散作用增大,而平均湍流普朗特数减小;当雷诺数增加到一定程度时,平均湍流普朗特数变化不明显。基于4eqnFoam求解器,可为计算LBE热工水力现象提供更多参考。     

液态金属钠在圆管内传热特性数值模拟研究

为研究液态金属钠在不锈钢材料表面流动时的湍流传热特性,在已有实验研究的基础上,提出了k-ε模型下的湍流普朗特数Pr_t模型,并使用Fluent程序对圆管内的液态金属钠在不锈钢材料表面流动时的传热特性进行了计算。理论设计值与已有实验结果进行对比,二者符合较好。根据本文提出的Pr_t模型,可较为精确地计算液态金属钠在不锈钢材料表面流动时的传热特性。