基于丝网探针的螺旋管内气液两相流气泡行为研究

核反应堆蒸汽发生器的传热面由螺旋管束组成。螺旋管的三维螺旋结构使得泡状流和塞状流等气液两相流中的气泡在重力、离心力和浮力等作用下在管道内部呈现不对称的相分布状态,两相滑移速度增大,显著影响换热性能并导致DNB型传热恶化难以预测。实验介质为空气-水,结合自主开发的电导式丝网探针技术并发展先进的数据后处理算法,实现了复杂流场的三维时空重构和离散气泡粒径的精细测量,获得了螺旋管内泡状流和塞状流的截面空泡分布规律。基于研究结果,可根据气泡分布规律对螺旋管道的几何结构进行调整以避免传热恶化,为螺旋管式蒸发器的安全设计提供了基础数据和优化思路。     

立管冷凝强化传热研究的进展

立管冷凝强化传热技术是利用Gregorig效应在凹槽的顶端产生薄膜冷凝,并通过凹槽有效地排液,从而达到强化膜状冷凝换热的目的。为此,对波形曲面凹槽管、垂直余弦形沟槽管、V形纵槽管、垂直光管设置纵向金属丝、立式螺旋槽管和小螺旋角的内外螺旋三角翅片管在强化冷凝热方面研究的进展作了概述,并介绍了制备低表面能合金材料以实现稳定滴状冷凝的冷凝换热强化新技术。最后指出,立管冷凝强化传热技术在电站的立式加热器中应用,可以较大幅度地提高给水温度,实现节能增效。     

平面螺管换热器的研究

本文导出了平面螺管几何参数之间的关系及换热准则方程,并对这种换热器进行了设计计算和特点分析。经测试,其性能符合设计要求。     

厚壁螺旋管强度试验研究

通过应力测定和爆破试验，对厚壁螺旋管进行强度研究。结果表明：光管成型加工成螺旋管后，虽然爆破强度不会下降，但其应力分布变得复杂，既存在拉应力又存在压应力，且方向也不一致。最大应力发生在螺旋管的根部，为拉应力。与光管比，螺旋管中的应力分布明显劣化，最大应力是成型前的8倍多。最后指出螺旋管的允许工作压力应综合考虑爆破强度、应力状态和使用环境等因素确定。     

螺旋管换热器传热管动力特性的试验及数值分析

介绍了模拟高温气冷堆蒸汽发生器螺旋式传热管的螺旋管动力特性试验模型;对单根螺旋管在不同支撑条件下的动力特性进行试验研究的方法;动力特性的一些规律;并用有限元方法对试验模型的固有频率进行了数据分析。由计算结果和试验结果比较看出,本文建立的有限元计算模型可对螺旋式传热管的固有频率进行有效的预测。     

不同倾角放置螺旋管汽波两相摩擦阻力特性

在宽广的参数范围内试验研究了螺旋管在不同倾角放置时的单相及汽液两相摩擦阻力特性,获得了螺旋管放置方向及各主要系统参数对汽液两相摩擦阻力特性的影响规律。在对试验结果及前人研究结果进行详细分析的基础上,获得了第一个能适用于不同倾角放置螺旋管的单相及汽液两相摩擦阻力计算式,从而为汽液两相摩擦阻力及螺旋管的进一步研究和应用提供了依据。     

螺旋管聚结机理及数值模拟分析

鉴于水力旋流器在污水处理方面存在的不足,提出采用螺旋管聚结器作为水力旋流器配套设备,简化油田地面工艺,提高油田污水处理能力。通过对油滴在螺旋管流域内进行受力分析及运动分析,推导出螺旋管聚结机理公式。同时为了验证公式的正确性,通过改变螺旋管结构参数及流体入口速度来对粒径为30μm的油滴聚结效果进行模拟。模拟结果表明,油相体积分数随着螺旋管回转半径的增大或圈数的增大而增大,而随着螺旋管管径的增大或流体入口速度的增大而减小。     

在横向气流中螺旋管管阵动态响应的研究

对螺旋管管阵在横向气流冲刷下的振动响应进行了实验研究，所获得管子的加速度、速度和位移信号为螺旋管流弹不稳定性的研究提供了数据基础     

螺旋管管束流体诱发振动的实验研究

根据200MW高温气冷堆蒸汽发生器的结构参数建立了实验研究模型,并针对相邻两层旋向相同的螺旋管管束,在横向流的冲刷下,对管子的动态响应进行了实验研究。实验结果表明,螺旋管管束的流体诱发振动响应与直管相比存在一定的差别;200MW高温气冷堆蒸汽发生器的设计避免了管束的大振幅振动。