带定位格架的类三角形堆芯通道超临界水传热试验研究

针对带定位格架的超临界水冷堆堆芯垂直上升类三角形子通道,开展超临界水的流动传热试验研究。反应堆堆芯类三角形子通道棒束直径为8 mm、栅距比为1.4,试验参数范围为:热流密度q=200~600 kW/m2、压力P=23~28 MPa、质量流速G=700~1300 kg/(m2·s)。分析了热流密度、压力和质量流速等热工参数对超临界水传热特性的影响。试验结果表明:定位格架处质量流速升高,流体扰动性增强,换热系数提升显著;在超临界压力下,提高压力会导致内壁温度上升,换热系数峰值降低;过高的热流密度会导致换热系数峰值降低,适当减小热流密度可提高换热性能;提高质量流速会导致内壁温度降低,换热系数峰值上升,能够显著提高换热性能。压力变化对定位格架区域传热特性影响较小,适当提升压力可提高系统安全性。      

垂直上升圆环形通道内超临界压力水的传热特性

在压力P=23～28 MPa、质量流速G=350～1000 kg/(m2.s)、外壁面热流密度q=200～1000 kW/m2的试验参数范围内,对垂直上升圆环形通道内超临界压力水的传热特性进行试验研究。分析q、P、G、螺旋绕丝对传热特性的影响,比较有、无绕丝结构时出现的两种传热恶化。试验结果表明:提高G或降低q都可以强化超临界水的传热;在不同的传热类型下,P对传热特性有不同的影响;螺旋绕丝具有很好的局部强化传热作用,并且可以推迟在高热流密度、低质量流速下发生的传热恶化。     

垂直上升内螺纹管中超超临界压力水的传热特性研究

在P=25～35MPa、G=450～1800kg/(m2·s)、q=200～600kw/m2的试验参数范围内,研究了(φ)28.6×5.8mm垂直上升内螺纹管内水的传热特性及管壁温分布.试验结果表明:在超临界及超超临界压力区,垂直上升内螺纹管对水的传热在拟临界点前后不同,在低焓区管壁温度随焓增平缓增加,管壁温度在临界焓值区存在跃升;质量流速的提高可强化传热、推迟壁温跃升,但热负荷的增加有相反的作用.文中还给出了超超临界压力区适用于不同焓值范围的换热系数试验关联式.     

亚临界及近临界压力区倾斜上升管传热特性研究

在亚临界及近临界压力下,对倾角α=20的Φ323mm不锈钢倾斜上升光管内汽水两相流体的传热特性进行了试验研究。试验参数范围:p=13～21.5MPa;质量流速G=600～1200kg/(m2·s);内壁热负荷q=200～600kW/m2。试验结果表明:倾斜管壁温及内壁热负荷沿管壁周向不均匀分布;提高质量流速可以减弱甚至消除这种不均匀性;在不同工况下,压力对传热的影响规律是不同的。还提出了倾斜管最小传热系数的计算关联式。     

竖直圆管内超临界压力氟利昂传热试验研究

深入研究超临界压力下流体特殊的对流传热特性,对超临界水冷反应堆的堆芯设计至关重要。在上海交通大学SMOTH氟利昂回路上开展了压力4.3~4.7 MPa、质量流速600~2 500kg/(m2·s)、热流密度20~180kW/m2参数下的圆管内超临界上升流传热试验。远离拟临界温度区间内换热系数和Dittus-Boelter公式计算值很接近,热流密度越大,近拟临界区换热系数越小,小质量流速大热流密度下,发生显著传热恶化。加速效应无量纲数和浮升力无量纲数对传热特性显示了强烈的相关性。提出了氟利昂工质传热试验的传热恶化起始点关系式。Bishop关系式计算换热系数和试验值之间标准差很小,但整体略偏大;Jackson关系式计算值和试验值之间平均偏差很小,但标准差偏大。     

类四边形堆芯子通道内超临界水传热特性研究

基于类四边形堆芯子通道超临界水的传热试验,建立棒径为8 mm、栅距比为1.2的超临界水冷反应堆（SCWR）类四边形堆芯子通道物理模型,采用SSG湍流模型,在p=23～28 MPa超临界压力范围,研究了子通道内超临界水的传热特性,分析了压力、质量流速和热流密度等热工参数对类四边形子通道内超临界水传热特性的影响。研究结果表明：采用SSG湍流模型数值研究计算得到的内壁温度与试验结果变化趋势一致。在拟临界区,随压力的增大,相应的换热系数峰值逐渐降低。质量流速的增加,在整个焓区均能明显加强子通道内传热现象。随热流密度的增加,内壁温度逐渐升高,对应的换热系数峰值降低,同时逐渐向低焓区方向移动。     

超临界水冷堆类三角形子通道流动传热特性研究

基于类三角形子通道超临界水的传热试验,建立了超临界水冷堆三角形子通道物理模型。采用雷诺应力湍流模型SSG,在压力为23～28 MPa、质量流速为700～1300 kg/(m²•s)、热流密度为200～1000 kW/m²参数范围内,对棒径8 mm、栅距比为1.4的子通道内超临界水流动与传热特性进行了数值研究。分析了系统参数对流动和传热特性的影响,对比了不同焓区的二次流特性。结果表明：采用SSG模型对超临界水冷堆三角形子通道内流动传热的CFD模拟结果与试验数据较吻合。质量流速越高,传热能力越强;子通道换热系数峰值随压力的提高而减小;热负荷越高,内壁温度越高;在大比热容区换热系数峰值随热流密度的增大而明显减小,传热存在恶化趋势。超临界区子通道内在与主流垂直方向形成了明显的二次流,存在6个对称的漩涡,二次流速最大值出现在子通道窄缝区间隙。通道内不同焓区二次流结构相似,但二次流强度随焓的提高而增大。     

非均匀加热条件下超临界压力水在垂直管中的传热特性

对超临界压力水在非均匀加热的垂直上升管中的传热特性进行了试验研究.试验参数范围:p＝23～30 MPa,质量流速G＝600～1 200 kg/(m2·s),内壁平均热负荷q＝200～600 kW/m2.试验结果表明:对于周向非均匀加热情况,热负荷及传热系数的周向分布的不均匀性随雷诺数的增加而减小;同一截面上可以同时存在传热恶化和传热强化现象,传热恶化是由局部的峰值热负荷引起的;不均匀加热的垂直上升管内的平均传热系数可以采用均匀加热条件下的公式在相应的平均热负荷下进行计算;非均匀受热管传热恶化后,加热侧中点的壁温升高比相应热负荷下的均匀加热管的低.     

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。     

超临界压力下水在方形环腔内垂直上升的传热特性

在西安交通大学超临界传热试验台上研究了超临界压力下水在方形环腔中垂直上升的传热特性.试验压力23～25 MPa;质量流速500～1 200kg/(m~2·s);热流密度200～800 kW/m~2;工质进口温度300～400℃.试验结果表明:带绕丝固定的方形环腔结构在高质量流速低热负荷的情况下,在拟临界区域传热会得到强化,而在低质量流速高热负荷的情况下,会发生传热恶化现象;较低的超临界压力下会有更加突出的传热强化表现,但是传热恶化会提前发生,并且更加剧烈,因此较高的超临界压力意味着安全性更高.