小型模块式反应堆螺旋管蒸汽发生器设计和热工水力分析

近年来，国际上一体化小型模块式反应堆发展飞速，我国也正在加速研制一体化小型模块式反应堆。本文针对15 MW的一体化小型模块式反应堆，设计一种螺旋管式蒸汽发生器，共12个蒸汽发生器组件均匀分布在反应堆堆芯围板外侧和压力容器内侧壁的环形空间中，每个组件含5层、25根螺旋管，整个蒸汽发生器共300根螺旋管。给出了蒸汽发生器的具体参数，分析了蒸汽发生器组件中换热系数、温度、温差和热流密度等沿管长的变化，并给出了螺旋管内流体的动力特性曲线。     

螺旋管逆流萃取装置色谱洗脱过程研究

研究了螺旋管逆流萃取装置的色谱洗脱过程,通过理论分析确定了影响该装置分离效率的因素,通过正交试验,研究了螺旋管管径、螺旋直径以及缠绕圈数对装置分离效率的影响规律。结果表明:螺旋管管径对分离效率的影响大于螺旋直径。该装置适宜的设计参数:螺旋管管径为8 mm,螺旋直径为300 mm,缠绕圈数可根据实际待分离的体系进行选择。螺旋管色谱洗脱过程理论计算公式能较好地模拟实验数据,为分离效果的预测提供参考。     

幂律流体螺旋管内传热影响因素数值模拟

采用计算流体力学方法,在恒壁温加热条件下对幂律流体(黄原胶溶液)在螺旋管内的流动换热情况进行模拟。在湍流流态下,模拟分析流体雷诺数、管壁相对粗糙度、管子截面形状、螺旋管曲率、螺旋管螺距等对螺旋管对流传热性能(以努塞尔数表征)的影响,分析螺旋管内流体温度场分布。雷诺数、相对粗糙度的影响:管壁相对粗糙度一定时,努塞尔数随雷诺数的增大而增大,对流传热能力得到加强。雷诺数一定时,管壁相对粗糙度越大,努塞尔数越大,尤其在高雷诺数条件下。截面形状的影响:相对粗糙度、雷诺数相同条件下,管子为方管时的努塞尔数小于圆管。螺旋管曲率的影响:在管子内半径一定时,相同壁面粗糙度下,螺旋管曲率越大,努塞尔数越大。在黄原胶溶液雷诺数一定时,与管壁相对粗糙度相比,螺旋管曲率对努塞尔数的影响更显著。螺旋管螺距的影响:在螺旋管螺旋半径一定时,相同壁面相对粗糙度下,螺距越大,努塞尔数越大。在黄原胶溶液雷诺数一定时,与螺距相比,螺旋管曲率对努塞尔数的影响更显著。沿螺旋管黄原胶溶液温度升高,近管子壁面的溶液温度高于管子中心,低温区域远离螺旋管中心。     

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。     

等壁厚螺旋管增量成形模设计

针对等壁厚螺旋管零件提出一种增量锻造成形方法,由于零件内外轮廓特殊,其成形模设计是成形工艺的关键。以单导程500 mm,厚度8 mm的螺旋管为例,通过转化三维问题为平面二维几何问题,对其增量成形模结构进行数学分析与公式推导,计算出能使工件顺利脱模的单块模具最大中心角,并从轴向截面和纵向截面对模具型腔进行设计。试验表明,使用该模具成形的等壁厚螺旋管效果良好。     

线性测微电感的精化

为提高测微电感传感器的测量精度,提出了基于赫姆霍兹线圈理论设计螺线管线圈的方法,改善了螺线管线圈内轴向上磁场的分布均匀性。首先,分析了螺线管线圈模型,建立了螺线管线圈参数与轴向磁场强度分布相互关系的广义函数模型。然后,通过线圈与磁芯的尺寸确定了系统轴向磁场强度分布函数模型,结合磁芯移动区间范围设置磁场均匀度最小误差目标函数,通过对目标函数寻优得到各螺线管线圈的各项参数。最后,搭建了测微电感传感器的测试系统,测试了传感器性能。实验结果表明:与传统线圈相比,改进型螺线管线圈在100μm测量范围内的线性度由0.46%提高到0.30%。实验显示通过对不同规格的螺线管线圈进行组合,可使得螺线管内轴向上磁场强度分布均匀,从而提高了测量精度。     

螺旋直径对螺旋管泡状流截面分布特性的影响

研究了不同螺旋直径螺旋管中泡状流的相界面参数（空泡份额、相界面浓度、气泡尺寸等）的截面分布特性。通过图像法标定了电导探针的测试精度，并通过合理地处理双头电导探针，得到了螺旋管中泡状流的空泡份额、相界面浓度和气泡数量频率的定量分布云图。为进一步量化地描述相界面参数的分布特征，采用统计方法定义了截面平均参数、相界面离散系数和气泡平均聚集坐标来表征其特性。实验结果表明，随着管道旋转直径的增大，气泡截面平均空泡份额有所下降，分布范围缩小，平均聚集坐标向上方和外侧移动，气泡尺寸整体上有所下降。     

高压水在横纹槽螺旋管中的传热性能研究

采用FLUENT软件,以高压水为介质分析了光管螺旋管和横纹槽螺旋管管内流体流动传热和压降性能。结果表明:横纹槽螺旋管的传热性能优于光管螺旋管,同时压降也高于光管螺旋管。     

空间结构扇形双曲面螺旋管桁架施工技术

根据商丘文化艺术中心钢结构项目入口大厅扇形双曲面螺旋管桁架施工过程中的安装方法及安全控制的技术措施,阐述了双曲面弧形桁架在未闭合状态下分段吊装、空间定位安装过程及安全防护控制技术的成功应用的基本过程。     

螺旋管式相变蓄能箱蓄能过程的数值模拟

利用螺旋管式相变换热器,设计了一套经济合理的蓄能设备。通过建立螺旋管蓄能箱的数学模型,对其传热过程进行模拟研究,对比分析了5e种不同尺寸模型的换热效果。探讨了蓄能箱蓄冷过程中相变材料的温度分布和液相分布规律,找出了最优模型的蓄能、释能周期;并通过试验,验证了所建立模型的合理性。研究结果表明:螺旋管换热效果与螺旋直径和截距有关,并且自然对流作用对螺旋管蓄能箱中各点的相变过程具有一定影响,但是对蓄能箱整体蓄能周期影响不大。