竖直细管内高速空气-过冷水环状两相流的蒸发-对流耦合传热特性

通过数值计算研究了竖直细小传热管内高速空气-过冷水非沸腾环状两相流的传热传质特性。计算结果表明：在细小管内壁上过冷水形成非常薄的液膜，壁面热流密度可以分为液膜吸热，液膜蒸发和气相(湿空气)吸热3部分。在管内下部的环状流区域内，液膜蒸发换热是支配性的传热方式，并具有十分强的换热能力。数值计算指出即使在高热流密度条件下管壁温也能保持在较低范围。计算结果较好地预示了过去的实验结果。     

超临界水在垂直上升类矩形通道内传热与阻力特性试验研究

在压力为23~28MPa,质量流速为700~1300kg/(m2?s),内壁热负荷为200~1000k W/m2的试验参数范围内,对超临界水在垂直上升类矩形通道内的流动及传热特性进行了试验研究。结果表明,类矩形通道周向存在传热不均匀性,由于流动阻塞效应的影响,通道中心区的传热优于窄缝区。系统参数的改变对传热特性及流动阻力的变化有着较大的影响,这直接与超临界水剧烈的物性变化相关。通过与经典公式的比较发现,Mokry公式的预测结果与试验结果吻合较好,但其在低焓值区与试验结果偏差较大。基于Mokry公式的形式,提出了适用于类矩形子通道内超临界水传热系数计算公式,得到了较高精度的传热系数预测结果。     

矩形和圆形微通道内流体流动特性的实验研究

流体在微米级通道中的流动规律与常规通道不同,其区别主要体现在摩擦因子、转捩雷诺数和泊肃叶数等方面。针对上述问题,实验研究了水在水力直径为167~195 m矩形硅通道和水力直径为168~399 m圆形玻璃微管中的流动特性。结果表明,对水力直径为167~195 m的矩形通道,其转捩雷诺数发生在1 300~1 480;对水力直径为168~399 m的圆形通道,其转捩雷诺数位于2 600~2850,且二者的摩擦因子和泊肃叶数与理论值基本一致,这说明了微通道的形状对流动阻力特性没有明显影响。通道S-3的长径比为173,其入口段长度比常规管道入口段略长,说明微通道的入口效应较明显。实验测量了微通道的局部阻力压降随流量变化的关系。结果表明,突变微通道内水流动的局部阻力符合常规理论曲线。     

细小传热管内过冷水和空气高速两相流的换热特性研究

通过理论分析和实验,研究了细小传热管内水和空气高速两相流动的紊流换热特性,确认了这种两相流动具有很同的换热系数,其机理是薄液膜的蒸发换热。只要管壁面上存在液膜,在低壁温时就可以获得稳定的高换热性能。理论分析较好地预示了实验结果。     

超临界水冷堆类四边形子通道内超临界水的传热试验研究

在压力23~28 MPa、质量流速700~1 300 kg/(m2·s)、热流密度200~800 kW/m2的参数范围内,对超临界水冷堆堆芯棒径D=8 mm、栅距比P/D=1.2的类四边形子通道内超临界水的传热特性及管壁温度分布进行了试验研究,分析了压力、热流密度和质量流速对管壁温度及传热特性的影响,并与环形通道内超临界水的传热特性进行了对比。试验结果表明:在超临界压力区,类四边形子通道管壁温度随着焓值的增大而逐渐上升,换热系数在拟临界点附近达到峰值,低焓值区的换热系数比高焓值区大;随压力增大,壁面温度升高,换热系数峰值减小;热负荷的增大和质量流速的减小均会使壁面温度升高,换热系数减小,削弱传热强化。与环形通道对比发现,在低焓值区,类四边形通道与环形通道内壁温度和换热系数相差不大;超临界水在类四边形子通道内比在环形通道内更容易渡过拟临界区,拟临界区对类四边子形通道的影响比对环形通道的影响小。