换热器传热强化单管筛选试验研究

介绍了油－水强化换热用整体外肋管和水－水强化换热用整体内，外翅片管的单管筛选试验情况，给出了传热和阻力测试结果，并给出了回归的传热系数关联式。试验结果表明，外肋管的总传热系数比光管提高约１５％，内、外翅片管比光管提高约５０％。     

新型强化换热器

长期以来,换热器都是以光滑管为主,由于光滑管换热器的换热效率低,能耗高,因此,它们将被一种新型的换热器－强化换热器取而代之。采用强化换热器,不仅提高了换热效率,并可缩小堆厅的尺寸,使其更加紧凑化,对核动力装置的小型化、紧凑化、一体化具有重要作用。     

冷凝器强化传热特性分析

分析了影响冷凝器总传热系数的主要因素 ,阐述了管壁污垢系数对冷凝器传热性能的影响。提出了冷凝器强化传热的关键问题在于管外 ,增加管外侧传热系数会使冷凝器的效率大幅度提高。对冷凝器中采用螺纹槽管强化传热的方法进行了分析 ,提出了采用低翅片管或在螺纹槽管外侧采用适当的强化传热手段可以使冷凝器的传热效率得到提高。     

钛螺纹槽管传热及流动阻力的实验研究

介绍了钛螺纹槽管传热及流动阻力的实验结果,并对结果进行了分析。根据大量实验数据,得到了计算对流换热系数、冷凝换热系数及阻力系数的经验关联式。实验结果表明,钛螺纹槽管是实现冷凝器小型化较为理想的强化管管型。     

整体针翅管强化传热实验研究

在润滑油竖直纵向冲刷的条件下,对整体针翅管进行了换热特性的实验研究,分析了针翅管的节距(T)、翅高(b)、加工方向、润滑油进口温度(t)和冷却水流速(v)对针翅管传热性能的影响。在本实验范围内,整体针翅管的总换热系数k可达200~1470W/m2ˇK,比相同条件下的光管可增加1~4倍。实验结果表明,整体针翅管是一种比较适合于以高粘度流体作为工质的换热器的新型强化换热管。     

基于一体化堆芯的小型核动力推进系统传热与推进特性研究

常规核动力系统的反应堆通常布置于发动机外部,需额外提供安放空间,不利于核动力系统的小型化;同时,空气经过堆芯加热后再进入发动机产生推力,存在一定能量损耗,不利于推进性能提升;本文以某款Ma<1的小型航空涡喷发动机为研究对象,提出一种一体化堆芯结构,将环形核燃料布置于发动机燃烧室内部构成新型多环反应堆系统实现推进系统的稳定加热。虽然环数的增加可有效提高系统换热能力,却引发更大压损,不利于推力的提升;为此,发展了核动力推进系统的数学模型及Matlab优化程序,并使用Fluent进行了正确性验证,通过Matlab数值模拟对多环结构进行优化。结果表明:多环结构可有效提高高速空气流的堆内换热;经优化设计后,多环结构可在推力F与换热系数h的归一化均值交点附近,找到最优结构,使其在较小的堆芯流动阻力损失下,达到原发动机同等的推进性能,能够满足巡航及最大推力两种工况的性能需求;同时,一体化堆芯设计避免了额外的反应堆空间布置,有效实现核动力推进系统紧凑、小型化的设计目的。     

扁管传热与阻力特性的实验研究

以水为工质,对3种不同几何尺寸的扁管进行了传热与流阻的实验研究.相同换热条件下3根扁管的传热系数和管内传热系数均高于圆管,管内传热系数最大可提高到圆管的2.43倍.说明扁管具有很好的强化传热效果,但压降也高于圆管.同时对扁管在套管内水平和竖直2种放置方式的换热情况进行了对比,实验结果表明竖直放置的传热效果优于水平放置.     

螺旋式传热管束流致振动试验研究

对某溶液堆堆芯内呈纵向螺旋状盘绕的传热管束进行了流致振动试验研究,包括结构在空气中和静水中振动特性的计算和试验以及稳态和瞬态运行工况下的流致振动试验.试验结果表明,传热管束入、出口之间的压力差随流速的增加而增加,且上部固定连接端是相对薄弱的部位.在稳态运行时不会发生动力失稳,振动位移不会造成管束各管段之间发生接触碰撞,疲劳分析表明满足规范要求.瞬态响应最大振动位移和应变均比稳态运行时高两个数量级以上.     

导向型折流栅强化换热器壳程传热的数值模拟

提出壳程流体"斜向流"的新概念,解决了管壳式换热器性能提升的同时伴随流体流动阻力大幅增加的矛盾。研制了具有导向型折流栅管束支撑结构的新型高效节能斜向流管壳式换热器。采用场协同理论分析该换热器的强化传热机理,证明在此类换热器壳程中流体速度场与温度梯度场具有良好的协同关系。数值模拟了几何结构对传热和压降的影响规律,模拟结果与实验数据吻合良好。     

纵向涡传热强化的研究进展

流体流过间断型或强化型换热器通道时是非常复杂的，而产生的自然漩涡可以使局部传热量成倍地增加。通过分析流动中大尺度纵向涡的产生机理，对诱导涡传热强化作出了解释。通过对诱导涡传热强化的总结，对其理论基础进行了总结，同时对主动和被动强化传热措施进行了回顾。本文着重回顾了近来诱导涡传热强化研究的进展和今后的方向。     

扁管单相对流换热实验研究

本文以单相水为介质,对结构尺寸不同的3种扁管的换热与阻力特性进行了实验研究。并根据工程实际的需要,选用适当的方法对扁管在实验范围内的强化换热效率指标进行评价,确定了扁管的最佳工作区域。结果表明,扁管的管内换热系数明显高于光圆管的,换热系数最高可达光圆管的2.62倍,在换热面积和泵功率相同情况下,扁管最佳工作区域的换热量最高可达光圆管的2.2倍。     

B30波槽管水平管外蒸汽凝结换热的实验研究

在常压条件下对水平波槽管管外凝结换热及流阻特性进行了实验研究实验结果表明．波槽管具有良好的强化传热效果在实验参数范围内．波槽管的总传热系数比光管提高48％以上,通过对实验数据的回归分析．得到了管内对流换热、管外凝结换热及阻力系数的实验关联式。     

钛波槽管垂直管外凝结换热的实验研究

对钛波槽管进行了垂直管外凝结换热的实验研究通过实验得出结论：钛波槽管具有良好的强化传热效果;在实验范围内,最佳钛波槽管的总传热系数是钛光管的1．12～1．36倍通过对实验数据的回归分析,得到了管内对流换热、管外凝结换热及流动阻力系数的实验关联式     

斜微肋扁管单相对流换热实验研究

以单相水为介质,对肋高或结构尺寸不同的4种斜微肋扁管的换热与阻力特性进行了实验研究,并根据工程实际需要,选用适当的方法对斜微肋扁管在实验范围内的强化换热效率指标进行评价,确定了斜微肋扁管的最佳工作区域。结果表明：斜微肋扁管的管内换热系数明显高于光管,换热系数最高可达光管的5.9倍,在换热面积和泵功率相同的情况下,斜微肋扁管最佳工作区域的平均换热量均可达光管的3倍以上。     

管径与倾角对管束外含空气蒸汽冷凝传热影响研究

通过对不同管径和倾角的3×3管束开展管外含空气蒸汽冷凝试验,研究了传热管管径和倾角影响管束外含空气蒸汽冷凝传热的基本规律。结果表明:管径和倾角的影响在不同压力范围内具有明显差异。在压力0.8 MPa以下,冷凝传热系数总体随管径和倾角的减小而增大,管径12 mm、0°倾角传热管的冷凝传热系数较管径19 mm、90°倾角的冷凝传热系数最大可增加29%。在压力0.8 MPa以上,冷凝传热系数随管径的减小而减小,最大可降低18%;随倾角的减小先减小后增大,在约60°倾角时,冷凝传热系数最小。      

转运通道中燃料组件沸腾传热的试验研究

在压水堆换料过程中,乏燃料组件要通过水下通道完成从反应堆厂房到乏燃料水池的运输。为获得乏燃料组件在换热条件较恶劣的承载器顶角区域的传热特性,开展了试验研究,测量得到了2 400～20 000 W/m²不同热流密度下承载器顶角区域3根燃料棒顶部的沸腾换热系数,并拟合得到沸腾传热关联式。研究结果可为今后工程应用中评估燃料组件在转运过程中的热工安全状态和表面最高温度提供参考。     

中压下三维内翅管中下降流的流动与传热

对中压下三维内翅管中强迫垂直下降流动的流阻与传热性能进行了试验研究，系统压力范围Ｐ＝３．４～４．０ＭＰａ，雷诺数范围Ｒｅ＝４×１０＾４～１．５×１０＾５。建立了相应的流阻与传热的关联式并与光谱管及三维内翅管上升流动与传热性能进行了比较，结果表明，三维内翅管中压下降流动的阻力与上升流动的接近，其传热性能则处于光滑管与三维内翅管中的上升流之间。