亚临界及近临界压力区内螺纹管汽水两相流的传热

本文阐述了在西安交通大学高压汽水两相流实验回路上进行的垂直上升内螺纹管内汽水两相流传热特性的试验研究。试验管采用φ28×6mm的螺纹管,试验管材料为:12Cr1MoV。试验参数为压力P=13.0～22.0MPa,内壁热负荷q=200～800kW/m~2质量流速G=400～1800kg/m~2·s。试验确定了在上述参数范围内的壁温变化特性,得出了发生传热恶化的临界热负荷和界限质量流速。文中结论对采用内螺纹管的电站锅炉水冷壁的设计具有较高的价值。     

亚临界及近临界压力区水平管沸腾传热特性的试验研究

本文阐述了在我校高压电加热水回路装置上所进行的亚临界及近临界压力区水平沸腾管传热特性的试验研究结果。试验管为φ25×2mm不锈钢管,试验参数范围为压力从16.7MPa到22.6MPa、质量流速从600kg/m~2·s到1200kg/m~2·s、热负荷从200kw/m~2到530kw/m~2。试验得出了亚临界及近临界压力区水平沸腾管中不同质量流速、热负荷和含汽率条件下沿管子周界的壁温分布曲线,确定了水平沸腾管中发生传热恶化的位置和壁温飞升值。     

600MW超临界压力直流锅炉水冷壁管内沸腾传热特性的研究

本文阐述了在西安交大高压电加热水回路系统上所进行的φ32×3mm不锈钢管在α=14°和α=10°倾斜布置时的传热特性,试验参数为压力P=6～28MPa:内壁热负荷q=200～410kW/m~2;质量流速G=400～1400kg/m~2·s.试验得出了在上述参数范围内各工况的壁温分布曲线,从而可确定发生传热恶化的临界含汽率、最大壁温飞升值及其位置、内壁超温峰值及最小放热系数.管子上下壁温差等,为设计600MW超临界变压运行直流锅炉水冷壁系统提供可靠的依据.     

高效宽负荷率超超临界锅炉垂直管圈水冷壁在低质量流速下的传热特性

在压力p=21~29.8 MPa、质量流速G=600~1 100kg/(m~2·s)、热负荷q=330~793kW/m~2工况范围内,对低质量流速优化内螺纹管的传热特性进行了实验研究,并根据实验数据得到了近临界压力区和超临界压力区的传热实验关联式.结果表明:在近临界压力区,亚临界部分的传热特性好于超临界部分的传热特性,质量流速增大能推迟传热恶化,热负荷增大则使传热恶化提前发生,内螺纹管抑制膜态沸腾(DNB)的能力有所减弱;在超临界压力区,压力越低,大比热容区内强化传热作用越显著,在其他条件一定时,超临界水的热物性变化对管内传热的作用由质量流速和热负荷共同决定;质量流速不变,继续增大热负荷,大比热容区内的传热将由强化转变为恶化.     

国内信息

东方锅炉厂与西安交通大学在西安交大的高压电加热水回路上分别对φ22×5.5mm 4头内螺纹管他φ51×7mm 8头内螺纹管在水平布置,绝热条件下进行了高压汽水两相流摩擦压降特性试验研究,并与光管进行了比较,得出如下结论: 1.内螺纹管的单相摩擦阻力系数大于相应规格的光管。     

近临界及超临界压力区垂直光管和内螺纹管传热特性的试验研究

阐述了眚上升布置的内螺纹管和光管在近临界及超临界压力区的传热牧场 生的试验结果。在近临界压力区。随着压力向临界压力造近,光管的传热特性变差,传热恶化的临界干度下降得很厉害,甚至在过冷区就会发生壁温飞升;内螺纹管在近临界压力区可以消除传热恶化,但是随着靠近临界压力其抑制传热恶化的能力下降。传热恶化后的光管和内螺纹管的最小传热系数分别在压力为21．0MPa和22．0MPa。超过临界压力后,光管和内螺纹管的传热特性得到改善,内螺纹管在高焓值区可以降低壁温。     

内螺纹管高压汽水两相流摩擦压降特性的研究

本文在高压条件下对水平布置的内螺纹管汽水两相流摩擦压降特性进行了比较系统的试验研究。两根内螺纹管的实测平均内径分别为11.69mm和35.42mm,试验压力9.81～20.59MPa,质量流速345～3560kg/m~2·s.蒸汽干度从0到1.0。试验在西安交通大学高压电加热水回路上进行。对试验结果进行了分析,给出计算内螺纹管摩擦压降的关联式。     

超临界压力下倾斜上升内螺纹管传热特性的试验研究

在超临界压力下,对倾角α=19.5°的28.6×5.8(mm)倾斜上升内螺纹管内水的传热特性及管壁温度分布进行了试验研究。试验参数范围:p=23~28 MPa,质量流速G=600~1200 kg/(m2s),平均内壁热流密度q=300~600 kW/m2。试验结果表明:管内螺纹造成的漩流作用可减弱内螺纹管截面上自然对流的影响。倾斜内螺纹管壁温及传热系数沿周向分布不均匀性很小。壁面热负荷越大,壁温越高;提高质量流速可降低壁温。在高焓值区,压力越高,传热越强。此外,还提出了传热系数的计算公式以供工程设计参考。图6表1参11     

超临界变压运行锅炉垂直上升内螺纹管的传热特性

在压力为10～28 MPa、质量流速为500～1 220 kg/(m2·s)、热负荷为140～400kW/m2的工况范围内,在试验台上进行了直径38.1 mm、厚度7.5 mm垂直上升内螺纹管的传热特性研究.结果表明:在亚临界压力区,内螺纹管的旋流作用使内螺纹管具有明显的传热强化效果;随着压力的升高,特别是在近临界压力区,由于汽-液比体积的差值减小,内螺纹管的旋流作用降低,所以强化传热效果降低.在超临界压力区,管内流体属于单相流体,当管中心处工质温度与贴壁处工质温度均低于拟临界温度时,管中心工质与管内贴壁处工质之间的比体积相差很小,使得内螺纹管的旋流作用降低,管壁温度升高较快,传热恶化;当管中心工质温度低于拟临界温度、而贴壁处工质温度高于拟临界温度时,两处工质之间的比体积差增大,使得内螺纹管的旋流作用增强,传热强化,壁温降低.     

600MW超临界压力直流锅炉水冷壁水动力不稳定性的研究

本文阐述了在西安交通大学高压汽水试验回路上进行的螺旋管圈水冷壁倾斜管中水动力不稳定性的试验研究。试验参数为P=2～14MPa,质量流速G=600～1200kg/m~2·s,入口过冷度△t_(sub)=20～120℃,热负荷0～650kW/m~2,管径φ20×2mm,螺旋升角α=14°。在上述参数范围内,研究了压力、质量流速、入口过冷度、热负荷及热负荷分布、进口和出口节流、可压缩容积对螺旋管圈水动力不稳定性的影响。试验表明在螺旋管圈中存在压力降型、密度波型和热力型脉动。根据试验和理论分析得到了计算压力降型和密度波型脉动起始边界的无因次方程组。对实际的原型锅炉水冷壁水动力稳定性进行了分析计算,得到了稳定的边界值,为600MW超临界变压运行直流锅炉水冷壁的设计与运行提供了可靠的依据。     

超临界压力600 MW直流锅炉流量分配特性的试验研究

研究国产600 MW直流锅炉分配集箱在亚临界压力下的流量分配特性.试验段由φ42 mm×5.5mm的分配集箱、φ25 mm× 3 mm分配集箱径向引入管和φ10 mm×1.5 mm的垂直并联水冷壁管组成,材料为1Cr18Ni9Ti钢管;试验参数为:压力p=4 MPa～19 MPa,质量流速G=400 kg/(m2·s)～1 200 kg/(m2·s),质量含汽率x=0～1.0.试验研究了工质压力、质量流速和集箱入口质量含汽率对分配集箱垂直水冷壁管流量分配和质量含汽率分配特性的影响.随着分配集箱工作压力和分配集箱进口质量流速的增加,分配集箱并联支管之间的质量含汽率分配的偏差降低;在入口质量含汽率较小时,并联支管之间的质量含汽率的分配偏差随着质量含汽率的增加而增大;在入口质量含汽率>0.55时,并联支管之间质量含汽率的分配偏差随着入口质量含汽率的增加而减小.     

内螺纹水冷壁管内两相流动的摩擦压降特性

在压力为9～35 MPa,质量流速为600～1800 kg/(m2·s),干度为0～1的工况范围内,对φ28.6 × 5.8(mm)的四头内螺纹水冷壁管中单相及两相流体在绝热和受热条件下的摩擦压降特性进行了试验研究.结果表明:在受热和绝热两种条件下内螺纹管的阻力特性不同,受热管的单相摩擦压降系数f比绝热管的小;受热管的两相摩擦倍率φ2l0比绝热管的大.无论是受热,还是绝热情况下,压力对φ2l0的影响很大,φ2l0随压力增大而减小;质量流速的影响很小.随蒸汽干度增加,φ2l0先增加,随后增幅减小.提出了由试验获得的单相水摩擦压降系数以及汽水两相流体摩擦压降的计算式.     

超临界压力区倾斜上升光管壁温分布与传热特性的试验研究

在超临界压力下,对倾角α=20°的25×2.5(mm)不锈钢倾斜上升光管内水的传热特性及管壁温分布进行了试验研究。试验参数范围:p=23~28MPa,质量流速G=600~1200kg/(m2s),平均内壁热流密度q=300~600kW/m2。试验结果表明:倾斜管壁温及传热系数沿周向分布不均匀;不均匀分布特性在不同焓值区不同;在略低于拟临界焓值区,管壁面换热系数有一个峰值;提高质量流速可减小不均匀性,压力对拟临界焓值区的传热特性和不均匀性影响较明显;内壁平均热流密度对不均匀性和传热的影响大,在较低热流密度时,上母线温度最高,下母线的温度最低,而在高热流密度时,侧面的温度最高。并研究了因为浮力引起的自然对流对不均匀性的影响。图6参9     

螺纹管与光管强度比较

螺纹管强化传热逐步被广泛应用,有关螺纹管强度有人认为:它象弹簧,延仲率比相同直径、相同管厚的光管大;它是由光管冷压而成,螺纹位置已减薄,断裂位置会在螺纹部分不会在其它部分。为了弄清有关螺纹营强度问题,我们做了三组螺纹管与光管对比试验。每组试验的螺纹管、光管试样取自同一根φ51×3.5管上,钢号是20~#,其几何尺寸一样,长为220mm,宽为15mm。     

超临界R134a在ORC系统中的换热特性分析

采用有限元分析软件FLUENT对超临界有机朗肯循环系统中的换热器进行数值分析,进而对其进行设计和优化。超临界R134a在长为2 100 mm,直径为4 mm的光管换热器中分别进行向上流动和向下流动。换热边界条件是定热流密度,流体的进口压力P为4.5 MPa,进口温度Tin为349 K。分别探究热流密度q、质量流量G、热流质量比q/G和浮升力对传热特性的影响。采用无量纲数Bo来预判浮升力对传热的影响。虽然Morky的工作流体不是超临界R134a,但他们的经验公式也能用来更好地预测超临界R134a在光管中向上流动的传热特性。     

超临界CO_2在内凸管内对流传热强化试验研究

以超临界CO_2为工质,试验研究其在内凸管内的对流传热特性,并与相同工况下的光滑管试验作对比,由此获取内凸管结构对超临界CO_2传热过程的强化效果。试验参数范围:系统压力7.6～8.4 MPa、质量流速400～700 kg/(m~2·s)、热流密度100～200 kW/m~2、流体温度18～64℃和雷诺数1.2×10~4～4.9×10~4。对比了相同工况下内凸管与光滑管换热过程的努赛尔数及阻力系数,并采用综合性能指标PEC来定量评价内凸管传热强化效果。结果显示,内凸管结构能以较小的阻力代价获取较高的传热系数增幅,其综合性能指标PEC为1.24～1.52,表明内凸管能有效强化超临界CO_2的对流传热。根据试验数据,拟合了适用于该文内凸管的传热关联式,预测误差小于±10%。     

高压汽水两相流摩擦阻力特性的研究

研究国产600MW直流锅炉水冷壁管在亚临界及近临界压力区的摩擦阻力特性。试验段为25×3mm的1Cr18Ni9Ti不锈钢管,试验参数为:压力p=12～21MPa,质量流量G=400～1200kg/(m2.s),质量含汽率x=0～1.0。试验研究了工质压力、质量流速和质量含汽率对摩擦阻力的影响。根据所得的大量实验数据,在理论分析的基础上得出了可供设计使用的水冷壁管摩擦阻力的关联式,计算值与试验值的相对误差在15%以内。     

T型沸腾强化换热管传热性能的实验研究

对一种T型翅片内螺纹沸腾强化换热管进行换热性能实验研究,管外以制冷剂R134a为工质,管内以水为介质,在定热流密度(q=9 000 W/m2)与定水流速(v=1.5 m/s,v=2.6 m/s)的工况下得到一系列实验数据.利用Wilson图解法得到管内外的换热系数,并与理论光管计算值进行比较,得出T型翅片管管内外沸腾换...     

水平内螺纹铜管内R404A的冷凝压降特性

对R404A在内螺纹铜管内冷凝压降进行了实验研究。为了给R404A在小管径换热器中应用的可行性提供依据,研究缩小管径带来压降上升的特性,设置了不同的影响因素来研究R404A在内螺纹铜管中的冷凝压降特性。实验工况为:饱和温度35～45℃,质流密度200～900 kg/(m~2·s),热流密度10 kW/m~2,入口干度0.1～0.9,内螺纹铜管管径分别为5、7和9.52 mm。实验结果表明:饱和温度对冷凝压降的影响主要集中在较高的质流密度区间,压降随饱和温度的升高而降低;压降随质流密度的增大而上升,随管径的减小而增大;随着干度值的降低,冷凝压降从一个峰值开始逐渐下降,其中5 mm管的压降下降速率最大;通过对比相对传热系数得出3种内螺纹管中,5 mm管的综合性能更好。     

R410A和R134a在水平强化管内的冷凝换热性能

为研究强化管的冷凝换热性能和强化换热机理,采用实验的方法对R410A在外径6.35和8 mm的光管及内螺纹管(螺旋角为18°和28°)中的冷凝换热性能进行了研究,并与R134a进行对比,实验工况:冷凝温度30和35℃,质量流速400～1 100 kg/(m~2·s)。结果表明:螺纹管冷凝传热系数强化倍率均显著大于内表面扩展倍率;R134a强化因子大于R410A,强化管对粘度、表面张力较大的制冷剂强化效果更显著;8 mm管强化因子大于6 mm,管径较大时,换热提升效果更好;水侧雷诺数为14 000时,8 mm、28°螺纹管在质量流速为500 kg/(m~2·s)时,管内外侧热阻接近,强化效果较好。