竖直圆管下降流过渡沸腾传热实验研究

采用热块骤冷实验技术、非稳态一维数值分析方法和多元回归分析技术对竖直圆形元件管内下降流过渡沸腾传热特性进行了研究，建立了一组以ＣＨＦ点和最小膜态沸腾点（ＭＩＮ）为基础的过渡沸腾传热特性两点模型，和可以反映压力、流量和入口过冷度对过渡沸腾曲线影响的多变量数据分析模型。采用一维非稳态数值分析方法建立热块及试验管的精细温场分布，推导管内壁温度和热流密度，采用本文的模型和多元回归分析技术整理实验数据，得到一组过渡沸腾传热特性的半经验关系式，其适用于：Ｇ＝７０－２２５６ｋｇ／ｍ２·ｓ；Ｐ＝０．３－１６ＭＰａ；ΔＴｓｕｂ＝６℃－７５℃；预测结果与实验数据吻合较好。对主要流动参数对过渡沸腾传热特性的影响作了趋势分析和机理浅析。     

中压下三维内翅管中的下降沸腾两相流与传热

对中压下水在三维内翅管中的下降沸腾两相流与传热性能进行了试验研究。试验压力Ｐ＝３．９－１０．２ＭＰａ，质量流速Ｇ＝３６０＝－１２８０ｋｇ／ｍ＾２．ｓ，热流密度ｑ＝１．０×１０＾－５－１．５×１０＾６Ｗ／ｍ＾２，入口过冷度△ｔｓｕｂ＝２－５℃，平均干度数Ｘｍ＝２．５－３０％。揭示了摩擦阻力压降和传热性能随主要参数变化的工与光滑管中的传热及流阻、三维内翅管中上升沸腾两相流动时的传热与流阻性能进行了比较     

多尺度表面的池沸腾传热特性研究

以粉末烧结的方式制备了多尺度表面,并在常压下以去离子水为工质,对其进行沸腾传热实验,研究表面结构、液体温度、热流密度以及壁面过热度等参数对池沸腾传热的影响。结果表明:烧结多尺度表面能很好地协同蒸汽逸出和液体吸入对孔隙尺度的不同需求,可显著降低沸腾起始点过热度,扩展表面承载高热流密度的能力,大大提高沸腾换热系数;最大换热系数约为光表面的5~6倍。     

卧式螺旋管内流动沸腾传热研究

在较宽广的参数范围内对卧式螺旋管内水／水蒸汽两相流沸腾传热特性进行了详细的试验研究，螺旋管内径ｄ＝１１ｍｍ，曲率直径比Ｄ／ｄ为２３．２７。试验参数范围：压力０．５－３．０ＭＰａ：质量流速２００－２５００ｋｇ／ｍ２·ｓ；热负荷２３０－５００ｋＷ／ｍ２：出口干度０－０．８６。得到了沸腾传热系数的实验关联式，并深入分析了局部传热与壁温特性，沿流动方向，管截面平均传热系数在螺旋管的上升段最大，而在下降段最小；沿管截面内表面圆周方向上，局部传热系数在外侧最大，在内侧最小，在顶部和底部处的值居中。得到了管截面局部传热系数的分布实验关联式。同一管截面外表面圆周方向上，外侧壁温最低而内侧最高。     

卧式V型管管壁温度特性及临界热负荷的研究

本文对卧式Ｖ型管高压汽水两相流的传热特性进行了试验研究。根据试验得到了计算临界热负荷的关系式。该式可用来预测卧式Ｖ型管弯头上、下游部分的传热恶化条件，为沸腾燃烧锅炉中卧式Ｖ型坦管、锅炉炉膛出口凝渣管等的设计与运行提供了可靠依据。     

CEFR蒸汽发生器化学清洗配方的优化

中国实验快堆(CEFR)长期运行过程中,蒸汽发生器传热管水侧的腐蚀是影响设备传热性能的主要问题,为确保CEFR在规定的运行限值和条件内运行,需要制定科学可行的化学清洗方案。本实验以俄罗斯化学清洗方案为基础,分别进行有效性试验和安全性试验,试验考虑不同EDTA浓度、pH、清洗时间、清洗温度对化学清洗效果的影响,同时对比了EDTA铵盐和EDTA钠盐在优化后条件下的清洗安全性、有效性以及钝化膜的耐腐蚀性。优化后的配方除垢率可达到90%,腐蚀速率约为3g/m2·h。     

多孔壁面管强化大容积沸腾换热特性研究

针对非能动余热换热器大容积沸腾换热工况,采用高温饱和蒸汽作为加热热源,对机械加工多孔壁面管和光管的大容积沸腾换热特性进行实验研究.结果表明,多孔壁面管对大容积沸腾换热具有很好的强化能力,多孔壁面管可使沸腾换热系数较光管提高68%～75%,壁面过热度降低约1.5℃;受管外沸腾和管内凝结之间传热耦合的影响,换热管轴向壁面温...     

Cr涂层锆包壳池式沸腾传热实验研究

铬（Cr）涂层锆合金包壳被认为是最有前途的耐事故燃料（ATF）包壳材料之一，这种材料的表面状态对传热性能的影响程度将极大地影响着涂层锆包壳的工艺优化方向。本文在常压下的Cr涂层锆合金包壳池式沸腾实验装置中对不同工艺方法下制备的Cr涂层锆合金包壳进行实验，研究了粗糙度等表面状态对传热的影响规律及其机制。结果表明，表面粗糙度的提高能降低汽化核心产生的条件，在相同壁面过热度下可显著强化传热。在本文研究参数范围内，随着传热表面粗糙度的提高，临界热流密度（CHF）相应地呈上升趋势，增加表面粗糙度能有效提高CHF值。在此基础上，本文还建立了粗糙度对传热系数影响的预测关系式。     

矩形通道干涸后过渡沸腾传热试验研究

在流动传热基础试验平台上进行了矩形通道干涸后过渡沸腾传热试验.对过渡沸腾的传热特性进行分析;对进口含汽率、质量流速、系统压力等各热工水力参数对过渡沸腾传热的影响进行试验研究.结果表明:干涸后过渡沸腾是一个不稳定的传热过程,壁面温度发生明显的脉动,过渡沸腾会引起质量流速和流道进出口压降等流动参数的脉动;进口含汽率的增加会...     

压水堆核电站立式蒸汽发生器性能的试验研究(英文)

介绍了在高温高压试验台上,对立式蒸汽发生器试验体所进行的传热特性、水循环性能和汽水分离装置性能的试验研究。试验台一回路系统由低合金钢管构成,压力为10.13MPa的一回路水由两台离心式循环水泵驱动进行循环,加热装置可使流量为65t/h的一回路水的温度升高约60℃。试验体可产生的最大蒸汽量为8t/h左右,它的240根不锈钢U形管倒立于管板上。管子尺寸为φ15mm×1.5mm,试验体总高度为5.789m。传热特性试验得出:在进行蒸汽发生器的传热计算时,可以忽略预热段的存在,把整个传热面都作为蒸发传热面来计算。这样,虽然不能精确地反映出传热系数和传热温差的大小,但二者的乘积设计值略小于试验值。传热系数与传热温差对传热面积综合影响的净结果使传热面积稍大于试验值。汽水分离器采用旋叶式分离器,干燥器是单圈立式波形板分离器。试验表明:汽水分离器和干燥器的分离效果良好,出口湿度远低于湿度指标(0.25％)。     

沸腾换热强化特性实验研究

沸腾换热具有传热温差低、换热系数高等优点,对提高设备的紧凑性、经济性和安全性具有重要意义.目前,核动力装置中主要以光管作为沸腾换热元件,沸腾换热强化的空间很大.本文针对核动力装置非能动余热排出换热器沸腾换热工况,以水为工质,对光管及3种强化管的管外沸腾换热特性进行实验研究,得出了4种管型的沸腾换热强化特性,并分析了各强化管的强化机理.整体针翅管表面大量螺旋排列的三维翅片增大了换热面积、延缓了汽泡在壁面附近聚合形成大汽膜,使沸腾换热得到强化;多孔管采用机械方法在壁面加工出大量微细小孔,汽化核心数量和汽泡脱离频率均大幅提高,因此,沸腾换热强化效果显著;绕丝针翅管是一种复合强化手段,兼有整体针翅管和多孔管的优点,沸腾换热强化效果也较好.     

超亲水特性传热面上水喷流冷却时的沸腾换热特性实验研究

研究了在纳米材料涂层形成的超亲水材料传热表面上水喷流冷却时的沸腾换热特性,并与普通金属面上的喷流沸腾特性进行了比较.介绍了流动条件、加热方式、加热条件、超亲水材料涂层等条件对高温沸腾换热、临界热流密度的定量影响和一些基本换热规律.实验发现,超亲水传热表面对沸腾换热特性有十分显著的影响,超亲水传热面强化了喷流沸腾临界热流密度.     

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。     

HFE-7100工质稳态临界沸腾传热实验研究

池沸腾临界热通量是沸腾相变传热的重要参数,决定了相变换热器件的推广应用。表面粗糙度和饱和压力对沸腾传热边界层分布、表面铺展润湿及工质动力学特性具有重要影响,进而对临界热通量作用显著。本文对HFE-7100工质在4种不同粗糙度的铜基表面（0.019、0.205、0.311和0.587 μm）条件及在不同饱和压力（0.07、0.10、0.15及0.20 MPa）工况下的池沸腾稳态临界状态下的传热及可视化实验进行了研究。对表面粗糙度及饱和压力对稳态临界沸腾的影响机制进行了分析,并考察了临界热通量预测模型对临界热通量的预测准确性。可视化研究表明,临界状态下的沸腾气液两相工质由小气泡、大气泡、气柱及蘑菇状气团组成,而在过渡状态下,沸腾表面会形成非平滑气膜,并不断分离出气泡。同时传热数据表明,表面粗糙度及饱和压力的增加能使表面临界热通量得到提升。相比而言,Bailey等建立的临界热通量预测模型能相对准确地预测HFE-7100工质沸腾临界热通量数据。为进一步提升预测准确度,建立了临界热通量无因次参数K预测经验关联式,其预测值与本实验及文献实验数据吻合较好。     

低压下水欠热流动沸腾的两相CFD数值模拟研究

采用两流体(汽相和液相)基本数学模型,结合汽相和液相之间的界面传热、传质和动量交换封闭模型、汽泡平均直径模型、汽泡脱离直径模型、汽泡成核模型、汽泡脱离频率模型、欠热沸腾起始点模型和壁面热流密度分配模型,在CFD软件CFX4.4中采用用户自定义函数将相变引起的传热、传质和动量交换作为源项分别添加到汽相和液相的能量、质量和动量守恒方程中,对低压下内管加热外管绝热的环形通道内的欠热沸腾进行了数值研究,得到了欠热流动沸腾下汽相体积份额、液相速度、汽相速度分布等。采用Lee等的环形通道内低压下欠热沸腾体积份额实验数据对计算结果进行了验证,吻合良好。     

锆-4在冷却水中的骤冷沸腾传热实验研究

为了研究锆-4在冷却水中的骤冷行为与沸腾传热特性,本文采用可视化方法,并测量了锆-4在骤冷过程中的温度变化。基于一维导热反问题求解,计算得到锆-4表面的热流密度和温度。在骤冷过程中锆-4会依次经历膜态沸腾、过渡沸腾、核态沸腾以及单相对流换热4个阶段,并且分析了轴向高度和冷却水过冷度对骤冷行为以及沸腾传热的影响。结果表明,随着过冷度的增大,骤冷时间减小,最小膜态沸腾温度增大,并且核态沸腾与过渡沸腾传热受加热表面局部特性影响显著,并建立了锆-4表面最小膜态沸腾温度的关系式,对反应堆的安全分析具有重要的意义。      

竖直管外表面强化沸腾换热的实验研究

进行了用缠绕金属丝方法强化竖直管外表面沸腾换热的实验研究。该方法的特点是加工简单，适用性强，对管表面完全无损害，可用于核动力装置中一些要求严格的换热管表面。采用这种方法后可使沸腾换热系数有较大提高。本文介绍了实验研究结果及其机理分析。     

蒸汽发生器役前二次侧水压试验系统加热水箱流场分析与结构优化

采用计算流体力学(CFD)方法对电加热水箱的流动与传热特性进行流固耦合的三维数值模拟计算。通过优化设计提出新的电加热水箱支撑板结构。新结构可以为电加热元件提供可靠的支撑,并使电加热元件表面最高温度显著降低(降低约100℃),可有效地防止由电加热元件壁面局部温度过高引起的液体沸腾汽化。     

蒸汽发生器二次侧硬性沉积物清洗技术

硬性沉积物可能挤压传热管并导致管壁腐蚀,大修期间可通过柔性冲洗或化学清洗的技术清除管板上的硬性沉积物。我国近年来新投产的核电机组也在管板上开始发现了硬性沉积物的情况,硬性沉积物可能对传热管造成挤压,对传热管造成点蚀的风险也远高于粉状沉积物,因此加强对硬性沉积物的清洗技术研究具有重要意义。本文介绍了硬性沉积物的形成机理,并介绍了柔性冲洗和化学清洗技术及其应用情况。     

竖直环形通道内过渡沸腾传热实验研究

用热块技术对低压、低质量流速下垂直环形通道中水的过渡沸腾传热进行实验研究，实验范围是：压力Ｐ＝２．５－１０．９ｂａｒ，质量流速Ｇ＝７４．２－２２３．９ｋｇ／ｍ２ｓ，进口过冷度△Ｔｓｕｂ＝５．５－３２．４℃。用一维和二维模型对实验数据分析处理，得到许多不同工况下的过渡沸腾曲线，并对影响过渡沸腾传热的主要因素进行了分析。实验发现，管壁的热流密度值在过渡沸腾区域有较大波动，表明过渡沸腾这种传热方式所固有的不稳定性。得到了一个预测过渡沸腾传热的公式，并和其他关系式进行了比较。