稳态和瞬态流动条件下低压欠热沸腾水的临界热流密度实验研究

稳定流动和流量衰减条件下,在内径15.9mm的圆管上进行欠热沸腾水的临界热流密度实验,覆盖的参数范围为:压力p=0.2～1.7MPa,速度v=2.1～13.5m/s,出口欠热度ΔTs=0～110K,临界热流密度qCHF=(3.2～13.5)×106W/m2。结果表明,对于稳定流动条件,在较高压力下,临界热流密度随ΔTs的减少基本上呈单调下降趋势。然而,对于p≤0.3MPa,在ΔTs降低到30K以下的一定值时(此值随流速变化而有所不同,且较大值对应较高流速),临界热流密度达到最低值,此后,随ΔTs进一步降低临界热流密度转而升高,并伴随摩擦压降陡峭增大。对于流量衰减的流动工况,在较高…     

环形窄缝双面加热通道内欠热沸腾传热实验研究

在压力0.84～6.09 MPa、质量流速41.9～300.2 kg/(m2·s)、热流密度2.61～114.41 kw/m2范围内,以去离子水为工质,对间隙为1.5 mm环形窄通道实验段竖直向上流动的欠热沸腾传热特性进行了实验研究,得出了适用环形窄缝通道的欠热沸腾传热经验关系式。     

竖直圆管内欠热和含汽流动沸腾临界热流密度实验研究

正在直径为8.2mm、加热长度为2.4m的均匀加热圆管上对欠热和含汽强迫流动沸腾工况下的临界热流密度(CHF)进行了实验,覆盖的参数范围为:压力为3～21MPa,质量流速为963～3 883kg/(m~2·s),出口含汽率为-0.87～0.78。系统参数研究表明:CHF随进口欠热度和质量流速的增加而呈线性增加,随进口含汽率的增加而迅速减小。在次临界压力区域,CHF随压力的增加而减小,欠热度对CHF的影响减弱。不同含汽量的工况下,CHF     

竖直圆管内向上流动的干涸实验研究

在直径为8.2 mm的竖直向上均匀加热圆管上进行了干涸型临界热流密度实验研究,加热长度2.4 m,压力3.2～19.7 MPa,质量流速963～2 707 kg/（m²•s）,进口欠热度34～213 ℃,出口含汽率0.11～0.78。研究发现：临界热流密度随进口欠热度、质量流速的增加而线性增加,随出口含汽率的增加而迅速减小。通过对临界气液两相参数的分析发现,本实验参数范围内,蒸汽速度是导致干涸的主要原因。当达到临界蒸汽速度时,近壁面液体消失触发临界。随压力的增加,表面张力逐渐减小,液膜更易被撕裂,因而临界蒸汽速度随压力的增加而减小。从高压实验数据出发得到临界蒸汽速度U_cr,参考Steen和Wallis推荐的夹带开始速度U₀,建立了预测临界蒸汽速度的模型：U_cr=25U₀+4。利用低压实验数据对预测模型进行了验证,符合较好。     

扁矩形通道CHF试验研究及其CHF关系式的分析评估

间隙在 1～ 3mm的具有大宽度的扁矩形通道 ,其临界热流密度与通常圆管及方管内的相比 ,具有自己不同的特点。对此在尺寸为 80mm× 3mm ,加热长度为 4 0 0mm和 80 0mm的扁矩形通道上 ,进行了上升流及下降流临界热流密度试验研究。并在此基础上 ,结合试验数据 ,对一些CHF预测关系式进行了分析评估。     

环形通道内钠流动起始沸腾壁面过热度实验研究

对环形通道内金属钠起始沸腾壁面过热度进行实验研究。实验段长800 mm,环形通道外径10 mm,内径6 mm。电加热元件最高热流密度为846 kW/m²,进口过冷度为63.1～287.8 ℃,质量流量为7.2～122.0 kg/h,系统压力为0.85～28.79 kPa。实验结果表明,起始沸腾壁面过热度随热流密度和进口过冷度的增加而升高,随质量流量和系统压力的增加而降低。拟合得到了关于起始沸腾壁面过热度的半经验关系式,关系式计算结果与实验数据符合良好。     

水平环形窄通道中的流动不稳定起始点和临界热流密度

本文研究了加热水平环形窄通道中过冷水流动不稳定起始点（OFI）和临界热流密度（CHF）。在OFI试验中，使用了6个不同的试验段，其内径均为6．4mm，环形间隙宽度为0．724-1．001mm，加热段长度为174～197mm。试验参数范围如下：冷却剂（水）质量流速85-1428kg／（m^2s），出口压力0．344、1．034MPa，入口温度50-150℃，表面热流密度0．124-1．0MW／m^2，内外热流密度比0-∞。此外，还在同样的入口温度和出口压力下用除气水和含空气的饱和水进行相似的试验，检验了溶解的不凝性气体对OFI的影响。共进行了138个OFI试验，以确认重要参数的变化趋势。在一维流体守恒方程的基础上提出了一个能很好预测OFI发生条件的理论模型，该模型假设在OSV点之前空泡份额为0，用拟合经验空泡率公式的方法，并考虑了OSV点之后的热力不平衡。 在CHF试验中，试验段内外直径分别为6．45mm和7．77mm（间隙宽度0．66mm），加热段长度185mm。试验参数范围如下：试验段出口压力0．344、1．034MPa，冷却剂（水）质量流速100-480kg／（m^2s），壁面热流密度0．231～1．068MW／m^2，入口水温30-60℃。试验得到的CHF值比垂直试验段结构的CHF预测值低。所有试验中的CHF均发生在较高平衡含汽率条件，位于流道上表面因干涸而发生的流动分层位置。数据通过两种方法进行关联：在3个广泛使用于垂直通道的CHF关系式中引入经验修正倍增因子和用补偿畸变方法进行数据关联。     

带螺旋肋片方环形通道内超临界水传热特性实验研究

开展带螺旋肋片方环形通道内超临界水传热特性实验,获得不同热工参数条件下的实验数据。实验工况范围为:压力23~25 MPa;质量流速600~1000 kg/(m2·s);热流密度300~800 k W/m2;螺距160 mm。基于实验数据研究压力、质量流速、热流密度对传热特性的影响。与光滑方环形通道内的实验数据对比发现:在相同热工参数条件下,带肋片方环形通道内换热系数比光滑方环形通道高,螺旋肋片对超临界水条件下的传热有较大的改善作用。对实验数据进行多元线性回归得到带螺旋肋片方环形通道内超临界水传热经验关系式。     

长棒束临界热流密度实验研究

提供了用组装式长棒束取得的95个临界热流密度实验数据,介绍了实验本体的结构特点及适应长棒束临界热流密度研究的实验方法和数据处理结果。实验是在高压热工回路上完成的。棒束为3×3正方形排列,水由下而上垂直流过棒束。组装成棒束的电加热实验元件的直径为9.5mm,棒中心距为12.6mm,轴向热流密度均匀分布,有效加热长度2200mm。实验参数范围是:压力p=14.4～15.7MPa,质量流速W_g=1204～3545kg/(m~2.s),临界点含汽量X_c=(-17.3～15.7)％。全部实验数据按截面平均法在VAX机上进行了综合处理,得到了适用于上述参数范围的临界热流密度经验关系式。公式计算值与实验数据比较的标准偏差为6.5％。     

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。     

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。      

垂直向上流动通道内环状流干涸点的理论研究

本文基于分离流模型,建立了垂直向上流动环形通道内环状流的三流体模型,并对干涸点进行了数值模拟.比较计算结果和实验结果,发现两者符合较好.结果显示:当干涸点发生在内管并且外管热流密度不变时,临界含汽率随曲率和间隙的减小而增大,当干涸点发生在外管且内管热流密度不变时,情况相反;对于固定的间隙,当外管内径大于20 mm时,或间隙小于0.5 mm时,压力和质量流速对临界含汽率的影响非常微弱.     

基于低压过冷流动沸腾临界热流密度数据评价各种公式、模型及95 CHF表

以低压过冷流动沸腾的临界热流密度 (CHF)的实验数据为基础 ,对典型的CHF计算公式、模型及 95CHF表作了评价。所用数据共 2 37点 ,范围如下 :压力 0 1 3～ 1 92MPa;速度 1 4 7～2 2 32m/s;出口过冷度 6 2～ 1 0 8 7K ;加热长度 2 5 5～ 40 0mm ;管径 5 1 7～ 1 6 0mm。     

不同流道间隙下矩形通道临界热流密度的实验研究

在氟利昂工质条件下,进行1~3 mm间隙的矩形通道临界热流密度(CHF)的实验研究。研究发现,在1~3 mm间隙的矩形通道内,随着压力的升高,CHF稍有下降;质量流速对CHF的影响呈非单调关系,在低含汽率区随着质量流速的增大,CHF增大;在高含汽率区,随着质量流速的增大,CHF减小;临界含汽量的增加导致CHF明显降低。综合分析表明,在本实验工况参数范围内,流道间隙范围为1~3 mm的矩形通道在相同的工况参数条件下,其CHF基本不受流道间隙的影响。     

矩形窄缝通道流动不稳定起始现象实验研究

以去离子水为工质,在P=1～15 MPa,G=50～2000 kg/(m2·s),△Tsub,in=20～100 ℃,q=40～1000 kW/m2的参数范围内,实验研究了1000×25×2 mm矩形窄缝通道内工质向上流动时,重要热工水力参数对通道流动不稳定起始点(OFI)的影响特征.得到了OFI点与系统参数(包括系统压力、入口过冷度和热流密度)之间的关系;讨论了OFI点与出口热平衡含汽率之间的关系.用St数和Pe数建立了适合于本实验参数和相近条件下的流动不稳定起始点计算关系式:当热流密度低于400kW/m2时,其预测偏差在±30%以内;热流密度高于400kW/m2时,其预测偏差在±10%以内.用OFI点的热流密度与出口达到饱和时的热流密度之间的关系拟合得到经验关系式:当热流密度低于400kW/m2时,其预测偏差在±15%以内;在热流密度高于400kW/m2时,其预测偏差在±5%以内.     

在垂直环形窄缝流道中的沸腾传热特性研究

为了弄清在窄缝环形流道中气泡的形成、聚合和变形的特性 ,以及气泡在聚合变形之后对传热特性的影响 ,在常压下用蒸馏水对窄缝间隙为 0 75mm的垂直环形流道 ,进行了可视化的流动沸腾传热实验研究 ;实验段的有效加热长度为 90 0mm ,其加热方式为单面内侧加热 ,实验的流量变化范围为 1 667× 1 0 - 5m3/s至 5 833× 1 0 - 5m3/s。实验得到了在不同质量流密度和热流密度下窄缝流道中的沸腾传热系数随干度变化的分布。通过与常规流道中的沸腾传热系数的比较 ,得到了在窄缝环形流道中沸腾传热系数比常规流道中的沸腾传热系数约高 1 5 %的结论。另外通过用高速摄像机对可视化的垂直环形流道中的流型进行的拍摄研究 ,分清了存在在窄缝环形流道中的四种流型     

环形窄缝通道湍流流动换热特性分析

对双面加热环形窄缝通道内单相流动换热进行分析研究,提出了理论预测模型.基于该模型,对窄缝宽度分别为1.0、1.5、2.0 mm的环形通道单相湍流流动换热系数进行了理论计算,并与实验结果进行了对比,理论预测值与实验结果符合较好.研究表明:内外加热热流密度比对环形窄缝通道内的湍流流动换热过程有显著影响,在双面加热情况下,窄缝对流动换热过程强化与否,取决于内外管加热热流密度比及流动状态,即Re大小.     

双侧加热环形窄缝通道内单相水的流动传热特性研究

对环形窄缝通道内单相水在双面处于不同的加热热流密度情况下的对流换热特性进行了数值计算.计算结果表明,环形通道内、外壁加热热流密度比值的不同,对环形通道内、外壁与单相水的对流换热特性有着显著的影响.内、外壁面加热热流密度比值较小时,内壁的换热强于外壁的换热,随着内壁加热热流密度的增大,外壁的换热得到增强.但是,当内、外壁加热热流密度比值增加到一定程度时,外壁的对流换热特性将超过内壁的对流换热特性,与文献报道的实验结果一致.此外,环缝间隙的减小将导致环形通道的换热性能下降.     

环形窄缝通道内干涸型临界热流密度的理论研究

在双面加热的垂直环形窄缝通道内,对向上流动环状流的临界热流密度(CHF)进行理论研究,以质量、动量和能量守恒方程为基础建立数学物理模型。对该模型进行数值求解,得到了不同窄缝间隙通道内的CHF和临界含汽率的关系曲线,分析得出压力对CHF的影响,并将理论计算值与实验值进行比较。     

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。