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。     

超临界压力下CO_2在螺旋管中沿程传热的实验研究

在热流密度q=0~25 kW/m2、质量流速G=10~262 kg/(m2·s)及入口压力Pin=8~9 MPa的实验参数范围内,研究超临界压力CO2在螺旋管中上升流动的传热特性,分析质量流速、热流密度及入口压力对换热系数的影响规律。结果表明,沿程换热系数总体呈先上升后下降的趋势,极大值发生在主流平均温度小于准临界温度而壁温大于准临界温度条件下;在换热系数上升段,沿程近壁区流体比热容增加引起的单位体积流体换热能力增强以及粘度减小引起的热边界层减薄是传热强化的主要因素;当近壁区CO2发生类液态到类气态的转变时,其比热容和导热系数减小是换热系数下降的主导因素。对于物性变化剧烈的超临界流体传热,Nu数仅作为对流与导热相对大小的度量,其数值大小不能客观反映实际换热能力的强弱。     

超临界压力下CO_2在螺旋管中沿程传热的实验研究

在热流密度q=0~25 kW/m2、质量流速G=10~262 kg/(m2·s)及入口压力Pin=8~9 MPa的实验参数范围内,研究超临界压力CO2在螺旋管中上升流动的传热特性,分析质量流速、热流密度及入口压力对换热系数的影响规律。结果表明,沿程换热系数总体呈先上升后下降的趋势,极大值发生在主流平均温度小于准临界温度而壁温大于准临界温度条件下;在换热系数上升段,沿程近壁区流体比热容增加引起的单位体积流体换热能力增强以及粘度减小引起的热边界层减薄是传热强化的主要因素;当近壁区CO2发生类液态到类气态的转变时,其比热容和导热系数减小是换热系数下降的主导因素。对于物性变化剧烈的超临界流体传热,Nu数仅作为对流与导热相对大小的度量,其数值大小不能客观反映实际换热能力的强弱。     

2×2稠密棒束内超临界水的传热特性试验研究

在压力p=23～28 MPa、质量流速G=350～1 000 kg/(m²•s)、热流密度q=200～1000 kW/m²的试验参数范围内,对2×2棒束内超临界水的传热特性进行了试验研究。试验得到了加热管周向壁温分布规律,并就出现周向温度差异的原因进行了分析。此外,给出了压力、质量流速及热流密度等系统参数对平均传热特性的影响,分析了低质量流速下出现的传热恶化现象。试验结果表明：加热管周向壁温并不均匀,边角子通道壁温最高,中心子通道壁温最低,周向壁温的高低与横截面流通面积的不均匀性紧密相关。随着热流密度的提高或质量流速的降低,超临界水的传热受到抑制,当q/G增大到一定程度时,棒束内发生传热恶化。     

垂直管内超临界水传热实验研究

在宽广的实验范围内对直径10 mm垂直管内超临界水在不同工况下的传热特性进行了实验研究,分析了热流密度、质量流速及压力变化对内壁面温度及传热系数的影响规律。实验参数为：压力23、25、26 MPa,质量流速450~1 200 kg/（m²•s）,热流密度200~1 200 kW/m²。实验结果表明：随主流温度的升高,壁面温度逐渐上升,在拟临界点附近由于物性剧变存在传热强化现象;热流密度的增加以及质量流速的减小均会削弱传热强化现象,并导致传热恶化;压力的影响主要体现在传热恶化、强化的起始热流密度和起始主流温度的不同。     

超临界水冷堆类四边形子通道亚临界水的传热试验研究

在压力为11~19 MPa,质量流速为700~1300 kg/(m2·s),热流密度为200~600 k W/m2的工况范围内,对超临界水冷堆(SCWR)堆芯棒直径为8 mm,栅距比为1.2的类四边形子通道的传热特性进行试验研究。结果表明:热流密度对类四边形子通道管管内的传热特性的影响显著,热流密度越高,传热恶化越容易发生;在较低的质量流速下,传热恶化发生可能性较大,质量流速较高时,对传热特性影响较小;压力对类四边形管管内传热特性的影响明显,压力越高,传热恶化现象越易发生,且临界干度值越低,传热恶化所覆盖的焓值区域越大。     

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.     

类三角形堆芯子通道超临界水传热试验研究

针对超临界水冷堆(SCWR)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=200~800 kW/m~2、压力P=23~28 MPa、质量流速G=700~1 300 kg/(m~2×s)。分析了q、P和G等热工参数对超临界水传热特性的影响。试验结果表明:超临界压力下,壁面温度T_w随q和P的增加而升高,传热系数峰值降低;提高G能够强化超临界水的传热,G增加,T_w降低,传热系数增大;当G增大到一定的程度,改变G对传热起到强化作用的效果不如在低G下显著;当q达到800 kW/m~2时,在大比热区,T_w随焓值变化剧烈,传热系数峰值不明显;当P提高到28 MPa时,大比热区的强化传热作用被削弱。     

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。     

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。