不均匀热流下特超蒸发冷却器中过冷水的阻力特性试验研究EI北大核心CSCD

为研究聚变堆偏滤器拱顶冷却结构的流动阻力特性,在系统压力为2.7,3.2,3.7MPa、质量流速为2000~5000kg·m^(-2)·s^(-1)、试验段等效单侧辐射热流密度2~5MW·m^(-2)的参数范围内,对类单侧加热条件下,竖直上升的特超蒸发冷却器中的过冷水进行流动阻力试验。详细分析了系统压力、质量流速、试验段等效单侧辐射热流密度对流动阻力的关联和影响,结果表明:在单相区,流动阻力随主流体温度的变化不明显;而在过冷沸腾区,流动阻力会随着流体温度的升高而迅速增大。在单相流动区,压力对阻力的影响不明显,但在较低压力的工况下会更早的进入过冷沸腾区,阻力曲线的斜率在较低的主流体温度下就开始增大;质量流速越高,则流动阻力越大;在单相区,热流密度越高,则阻力越小。用试验数据对典型阻力关联式进行了评估,结果表明,已有关联式无法良好地预测该试验工况下的流动阻力。所以,拟合出了适用于受到单侧加热的高热流密度下特超蒸发冷却器的阻力公式,该公式对该试验数据的预测精度较高,算术平均误差和均方根误差分别达到0.72%和4.33%。试验结果对偏滤器拱顶冷却结构的设计具有工程上的参考价值。     

CO_2在立式螺旋管内流动沸腾换热的实验研究

在管内径9.0 mm、壁厚1.5 mm、螺旋管绕径283.0 mm的立式螺旋管内,对CO2流动沸腾换热特性进行实验研究。分析热流密度(q=1.4~48.0 kW/m2)、质量流速(G=54.0~400.0 kg/(m2·s))和运行压力(pin=5.6~7.0 MPa)对内壁温分布和换热特性的影响规律。结果表明:螺旋管内壁温周向分布不均匀,单相液体以及过热蒸汽区离心力的作用使内侧母线温度最高、外侧母线温度最低,在两相沸腾区蒸汽受到浮升力作用聚集在管上部而容易发生蒸干,因此上母线温度最高,温度最低值则由离心力和浮升力的相对大小共同决定。局部平均换热系数随热流密度以及进口压力的增加而显著增加,但增大质量流速对换热系数的影响不大,表明核态沸腾是CO2在螺旋管内流动沸腾的主要传热模式而强制对流效应较弱;发现了随着热流密度增加所引起的核态沸腾强度变化以及干涸和再润湿使得换热系数随干度的变化可分成3个区域。并基于实验获得的2 124个数据点拟合两相区沸腾换热关联式。     

半壁受热管内插扭带的过冷流动沸腾传热特性数值模拟

本文使用欧拉多相流模型数值模拟水在半壁受热管内插入扭带的过冷流动沸腾的传热特性,并用公开发表的实验数据对模拟数据进行验证,2种数据吻合良好。同时,在插入扭带的不同扭转比y=4.0、8.0、11.4,质量流量G=900、1 165 kg/(m²·s),热流密度q=570、741 kW/m²情况下,对过冷流动沸腾下截气率、沸腾起始点（ONB）、水温、壁面温度分布和传热系数等传热特性进行了分析。结果表明,管内插入扭带对于半壁面加热的过冷流动沸腾具有传热强化作用,而且扭转程度越大的扭带对半壁加热的过冷流动沸腾强化换 热越强烈。     

基于无量纲结构因子的低质量流速内螺纹管中超临界水流动和传热性能分析

无量纲结构因子的合理选取对超临界及超超临界循环流化床锅炉中低质量流速内螺纹管的性能比较及通用换热关联式的发展具有重要意义。文中使用经过实验验证的数值模型,对具有不同几何结构的内螺纹管流动和传热特性进行了分析。结果表明,在无量纲结构因子βW=1.92~3.80、质量流速200~800kg/(m~2·s)、热流/质量流速比0.35~1.5k J/kg的范围内,βW能准确描述内螺纹管中超临界水的对流换热特性。βW相同时,内肋螺旋效应的有效作用区域(边界层对数区初段y+=30~100)中流场旋流强度基本一致,内螺纹管的传热性能也基本相同。肋结构对垂直上升流动超临界水换热的影响在Bo=10-5~10-4、βW2.58范围内最为明显,在此范围之外,其影响大小明显弱于强物性变化作用和浮升力作用。最后,指出发展精度更高的强制对流换热关联式是提出准确的内螺纹管超临界水对流换热关联式的基础。     

亚临界及近临界压力区倾斜管与垂直管中汽水沸腾传热特性比较

在亚临界及近临界压力下,对Φ32×3mm 不锈钢倾斜上升光管(倾角α=20°)及垂直上升光管中水的沸腾传热特性进行了试验研究。试验参数范围:压力 p=13~21.5MPa,质量流速 G=600~1200kg/(m2s),内壁热负荷 q=200~600kW/m2。试验结果表明:倾斜管比垂直管更容易发生第一类传热恶化(DNB),但倾斜管发生 DNB 后的壁温飞升峰值低于垂直管;倾斜管与垂直管类似,增加质量流速可以提高临界热负荷,在近临界压力区比亚临界压力区更容易发生DNB。提出了对超临界锅炉设计有重要参考价值的倾斜管临界热负荷、垂直管及倾斜管最小传热系数的计算关联式。     

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。     

宽负荷超临界、超超临界锅炉光管螺旋管圈水冷壁传热特性

在压力p=12~32MPa,质量流率G=741~2294 kg/(m~2·s),内壁热负荷q(28)200~870 k W/m~2的参数范围内,以水为工质,对水平倾角25°的倾斜上升光管的传热特性进行了试验研究。试验结果表明:浮力作用是倾斜管传热的重要影响因素。热负荷对传热具有多重影响。在亚临界压力区,质量流率增量具有界限值,其影响与垂直管中的界限质量流率有所不同。在近临界压力区,增大质量流率或降低热负荷能推迟传热恶化的发生;宏观对流作用可以改善恶化后的传热。在超临界压力区,超临界水的物性变化作用不能减小倾斜管的周向不均匀性。     

水平管内低质量流量超临界二氧化碳异常传热行为研究

研究了水平管内低质量流量超临界二氧化碳(S-CO₂)异常传热行为，采用Fluent软件模拟了水平管内低质量流量条件下S-CO₂传热过程，分析了加热和冷却条件的异常传热行为和热流密度对传热影响。结果表明：热边界条件为压力8 MPa、质量流率200 kg/(m²·s)、热值比q/G=0.2 kJ/kg时，S-CO₂管内流动冷却过程中上、下壁面温度均沿程降低，在S-CO₂主流温度达到拟临界温度时，距离入口551.0 mm处上壁面换热系数出现突变峰值，该处传热强化；S-CO₂管内流动加热过程中上壁面温度均先沿程升高，而后下降至395 K后缓慢上升，下壁面温度短暂降温后缓慢升温，距离入口69.5 mm处上壁面传热系数出现谷值，该处传热恶化；热流密度的增大使加热条件下换热恶化程度加剧，但对冷却换热并无明显影响。由此可见，特征截面的热物性分布是导致出现不同换热行为的主要原因。最后，基于低质量流量条件、热物性及浮升力影响，构建了预测超临界强化传热关联式，为超临界流体换热设...     

亚临界及近临界压力区低质量流速垂直内螺纹管传热特性试验研究

在低质量流速条件下,对垂直上升内螺纹管内汽水两相流动沸腾传热特性进行了系统的试验研究。试验段采用了材料为SA-213T12的φ32mm×6.3mm四头内螺纹管。试验参数范围为压力p=12～21MPa,质量流速G=232～773kg/(m2·s),内壁热流密度q=132～663kW/m2。试验得到了不同工况下垂直上升内螺纹管的壁温分布特性,分析了压力、内壁热负荷和质量流速变化对内螺纹管传热特性的影响,探讨了传热恶化的发生机制,并给出了能用于工程实际的传热试验关联式。试验结果表明:在亚临界及近临界压力区,垂直上升内螺纹管会发生第2类传热恶化——干涸(dryout),而在试验中未观测到第1类传热恶化——膜态沸腾(departure from nucleate boiling,DNB)。压力与内壁热负荷的增大,以及质量流速的减小,均会导致干涸提前发生和干涸后的壁温飞升值增大。与亚临界压力区相比,内螺纹管在近临界压力区的传热特性变差,管壁温度显著升高,发生传热恶化时的临界焓值减小。     

考虑截面形状误差的超临界二氧化碳微通道换热特性研究

针对印刷电路板式换热器由于加工误差以及服役过程中变形导致的实际换热性能与理论存在偏差问题,利用超景深显微镜技术,测量获取了实际微通道的形状特点,对不同通道形状的微通道换热进行了数值模拟,分析了通道形状对热工性能的影响,综合考虑物性变化、通道形状变化的影响,根据数值模拟结果获得了新的传热特性关联式,可为评估实际服役的超临界二氧化碳印刷电路板式换热器的换热性能提供理论基础。     

加热壁面热物性效应对液体沸腾换热的影响

运用液体泡核沸腾的导热—蒸化机理,对底部加热热力学性质进行了理论和实验研究.证明了底部加热壁面材料热物性的综合数(λρc)_s是影响沸腾换热的重要因素.本文提出了一个考虑表面热物性效应的计算泡核沸腾换热的新准则公式:Nu=A·(Gr·Pr)~(1/3)E~mK~n     

方形肋阵参数变化对流动沸腾换热影响的实验研究

为掌握肋阵结构参数变化对流动沸腾换热的影响规律,对表贴式肋阵液盒内的流动沸腾换热与两相流动压降特性进行了可视化实验研究.该文采用横截面积为180mm×20mm的液盒作为研究对象,液盒通道为可视化单面加热窄矩形结构.选择肋高度、肋间距、肋横截面积不同的七种肋阵背板,对液盒内部流动沸腾换热特性进行研究.通过可视化观察发现,...     

螺旋管内超临界二氧化碳换热性能的模拟和试验研究

对超临界二氧化碳(S-CO₂)在螺旋管内的对流换热性能进行模拟和试验研究。探讨了热流密度q、质量流量G、节距P、管内径d、螺旋半径R等流动、结构特性对流动传热的影响，并对各结构特性灵敏度做了量化分析；搭建了闭式循环的S-CO₂测试平台，对螺旋管内S-CO₂对流换热性能进行了试验研究，并基于试验工况数据验证了数值模拟的准确性；对数据进行处理，拟合出了S-CO₂的传热关联式。该研究为S-CO₂螺旋管式换热器的热力设计方法奠定了基础，并在核电及光热发电领域具有一定的工程应用价值。     

横向射流强化平板传热实验研究

为研究横向射流对平板传热特性的影响,搭建了横向射流强化传热的实验台,研究了不同射流比r(0≤r≤6.69)下横向射流对加热平板对流换热效率的影响,通过加热平板表面温度的分布云图,分析了对流换热系数h的变化规律,讨论了横向射流强化传热的物理机理。结果表明:当r较小时,增加横向射流有利于强化对流换热(r=0.57时,强化传热因子Φ=8.85%);随着r的继续增大,强化传热效果不断下降(r=1.12时Φ=5.14%,r=2.23时Φ=2.34%);继续增大r值,将恶化对流换热(r=4.46时,Φ=-1.97%);随r的增大,最高温度点先后移再前移。     

非均匀加热管内超临界CO_2传热特性研究

在质量流速100 kg/(m~2·s),热流密度28～50kW/m~2,入口压力7.6～8.6 MPa下,对超临界CO_2在非均匀热流密度下竖直向上的流动传热规律进行了数值模拟,比较了均匀与非均匀加热的区别,分析了非均匀加热情况下热流密度和入口压力对对流传热系数、浮力效应和加速效应的影响,提出并检验了新的传热关联式。结果表明:与均匀加热相比,非均匀加热局部对流传热系数小,壁温更高;随着热流密度的增大,对流传热系数减小,浮力效应和加速效应增强;高热流密度下,随着入口压力的增大,对流传热系数增大,浮力效应和加速效应减弱;新的传热关联式能较好地预测本文中超临界CO_2的传热规律。     

平行流换热器换热性能影响因素的分析

本文通过传热因子j和摩擦因子f的经验关联式对平行流换热器换热性能的影响因素进行了理论分析研究.影响换热器换热性能的因素主要有:迎面风速、齿片间距、齿片高度、百叶窗角度、百叶窗间距、扁管微通道形状和扁管微通道孔数等.结果发现:增大迎面风速、减小齿片间距和齿片高度都可以明显地提高换热器的换热性能.     

熔盐在套管换热器中传热特性实验研究

熔盐蒸汽发生器是太阳能热发电技术至关重要的热能转换设备,实验以太阳盐(60%NaNO_3-40%KNO_3)为工质,主要研究熔盐在套管换热器中的传热规律。实验结果表明:熔盐传热系数被水侧和熔盐质量流速、熔盐入口温度、水侧压力所影响。根据实验数据并采用多元线性拟合熔盐与过冷沸腾水的传热实验关联式,其最大拟合误差为±10%。并将实验数据分别与经典实验关联式Grimson比较,其最大误差在-20%内。     

近临界压力区低质量流速光管水冷壁临界热流密度试验研究

在近临界压力区,对垂直上升光管的临界热流密度(CHF)进行了试验研究。试验参数范围:压力18~22MPa,质量流速310~550kg·m-2·s-1,进口过冷度5~10℃。试验段的管径和壁厚为30mm和5.5mm。试验得出了各工况条件下光管壁温分布规律;分析了各参数对传热特性的影响;分别拟合出正常传热和传热恶化区域传热系数的计算式;拟合出了CHF的计算式并与4个典型的CHF计算式进行了对比;分析了各试验参数对CHF的影响;探讨了传热恶化产生的原因和汽泡大小的关系。试验结果表明:压力越靠近临界压力,质量流速越小,传热恶化越早发生;截面位置越靠前,发生传热恶化的干度越小;该试验中传热恶化以核态沸腾(DNB)传热恶化为主。     

翅片散热管束流动传热性能对进风角度敏感性的研究

针对某一典型翅片散热管束,通过Fluent软件建立了该管束的流动传热数值计算模型,研究了空气流经翅片散热管束时的压降及其气侧对流传热系数对进风角度的敏感性,拟合得到翅片散热管束对流传热系数和压降计算特征关联式。同类型翅片管束的数值模拟结果验证了所建模型的正确性与适用性。计算分析表明,随着α的增加,换热系数h减小,压降Δp减小;随着γ的增加时,换热系数h增大,压降Δp增大。当α=0°,γ=90°时,流经翅片时的空气压降最小,空气与翅片管的换热效果最佳,翅片管流动传热性能最好。     

基于类沸腾理论的超临界CO_(2)水平管内强制对流传热特性EI北大核心CSCD

该文开展超临界二氧化碳10mm水平圆管内强制对流传热的实验研究,实验参数范围为:质量流速为240.12~1020.34kg/m^(2) s;热流密度为30.24~352.64kW/m^(2);压力为7.542~15.427MPa。基于类沸腾理论解释了实验结果:用类液相雷诺数的大小表征类液相层流效应的强弱,解释传热系数随热流密度的非单调性变化,为超临界流体正常传热与传热恶化划分了边界;用弗劳德数解释类两相区内顶底壁面的传热差异,工质在类气类液区的传热符合单相工质特征。研究结果验证了类沸腾理论模型的实用价值,可为超临界流体传热提供新的研究思路。