斜微肋扁管单相对流换热实验研究

以单相水为介质,对肋高或结构尺寸不同的4种斜微肋扁管的换热与阻力特性进行了实验研究,并根据工程实际需要,选用适当的方法对斜微肋扁管在实验范围内的强化换热效率指标进行评价,确定了斜微肋扁管的最佳工作区域。结果表明：斜微肋扁管的管内换热系数明显高于光管,换热系数最高可达光管的5.9倍,在换热面积和泵功率相同的情况下,斜微肋扁管最佳工作区域的平均换热量均可达光管的3倍以上。     

扁管传热与阻力特性的实验研究

以水为工质,对3种不同几何尺寸的扁管进行了传热与流阻的实验研究.相同换热条件下3根扁管的传热系数和管内传热系数均高于圆管,管内传热系数最大可提高到圆管的2.43倍.说明扁管具有很好的强化传热效果,但压降也高于圆管.同时对扁管在套管内水平和竖直2种放置方式的换热情况进行了对比,实验结果表明竖直放置的传热效果优于水平放置.     

微肋管单相对流换热实验研究

以单相水为介质,对3种不同微肋高度的微肋管的换热与阻力特性进行了实验研究.根据工程实际的需要,对微肋管在实验范围内的强化换热效率指标进行评价,确定了微肋管的最佳工作区域.在此基础上,通过实验数据回归得到微肋管换热与阻力的经验关系式.结果表明,微肋管对于紊流区的单相对流换热有很好的强化作用,且换热系数增加幅度高于阻力增加...     

扁管流道流动阻力特性研究

文章以水为工质，对扁管流道的阻力特性进行了实验研究和理论分析，推导出层流区的阻力系数近似解，并拟合了紊流区的经验关系式。结果表明，扁管流道的摩擦阻力系数变化趋势与普通的圆管流道相同，但在数值上明显高于后者，流态转换区域也较圆管滞后。本文推导出的摩擦阻力系数理论计算式和拟合的经验关系式均有较高的计算精度，计算值与实验值间的相对偏差均在4%以内。     

整体针翅管强化传热实验研究

在润滑油竖直纵向冲刷的条件下,对整体针翅管进行了换热特性的实验研究,分析了针翅管的节距(T)、翅高(b)、加工方向、润滑油进口温度(t)和冷却水流速(v)对针翅管传热性能的影响。在本实验范围内,整体针翅管的总换热系数k可达200~1470W/m2ˇK,比相同条件下的光管可增加1~4倍。实验结果表明,整体针翅管是一种比较适合于以高粘度流体作为工质的换热器的新型强化换热管。     

钛波槽管垂直管外凝结换热的实验研究

对钛波槽管进行了垂直管外凝结换热的实验研究通过实验得出结论：钛波槽管具有良好的强化传热效果;在实验范围内,最佳钛波槽管的总传热系数是钛光管的1．12～1．36倍通过对实验数据的回归分析,得到了管内对流换热、管外凝结换热及流动阻力系数的实验关联式     

摇摆条件下竖直圆管内干涸型临界沸腾的数值研究

针对摇摆条件下竖直圆管内干涸型临界热流密度（Dryout CHF）进行了三维数值计算,研究了摇摆条件下竖直圆管内相态分布特性、圆管内临界热流密度（CHF）的位置以及最高壁面温度,同时对管壁沿程换热系数特性进行了分析。结果表明:在摇摆条件下,圆管内相分布呈现周期性变化,CHF的位置也会发生周期性变化;同时发现摇摆运动会导致壁面最高温度更高,因此摇摆条件会使沸腾临界现象更严重。随着流型转变和沸腾传热机制的变化,管壁换热系数沿流动方向也会显著变化。本研究可以为摇摆条件下Dryout CHF的数值预测提供参考。      

非能动余热排出换热器池沸腾换热性能研究

以浸没在高位水箱中的竖直管束为研究对象,对不同热负荷条件下竖直管束的池沸腾换热特性进行研究,通过对比中心管与周围旁管外壁面过热度、凝液量的变化,分析了中心管与旁管换热特性的差异。实验结果表明,换热管束的换热能力明显优于单管,在相同热流密度条件下,管束沸腾换热系数可达到单管的1.2～1.5倍。与旁管相比,低热负荷条件下,中心管的换热能力优于旁管;高热负荷条件下,中心管的换热能力则不及旁管,在热流密度大于200 kW/m²时,旁管的沸腾换热系数相对于中心管提高了近7%,且从实验数据的变化趋势来看,旁管较中心管的沸腾换热能力有随热流密度增加而逐渐增大的趋势。     

滑油冷却器强化换热试验研究

对3个采用整体针翅管的滑油冷却器实验体进行了对比实验研究.结果表明:当换热管长度和油质量流量相同,且针翅管数量比光管减少一半时,针翅管滑油冷却器的换热系数是光管滑油冷却器的2.2倍.对实验结果的分析说明了针翅管滑油冷却器具有管板数量少、强化传热效果好的特点.     

同心环形管内沸腾两相流动与传热实验研究

对窄缝为2．1mm的同心环形管,试验研究了外管加热条件下水的沸腾两相流动阻力与传热特性,得到了以下结果：窄缝环形管内两相流动的阻力较普通圆管内大,沸腾换热得到了较明显的强化,换热系数弓压力、热平衡干度、工质流量、加热负荷均有关系,且与缝隙宽度和加热方式有关;提出了环形管强化传热的微液膜蒸发机理与汽泡扰动机理的物理解释;得到了环形管内流动摩擦阻力系数与传热系数的实验关联式。     

针翅管滑油冷却器壳侧传热与阻力性能实验研究

以润滑油为换热介质,对1个光管滑油冷却器和3个采用了针翅管的滑油冷却器实验体进行了对比实验研究。结果表明：在本实验范围内,针翅管滑油冷却器的总传热系数较高,是相同条件下光管滑油冷却器总传热系数的1.4～2倍;不同结构针翅管滑油冷却器的传热与阻力性能差别较大,针翅管结构参数和壳侧流程数目是影响滑油冷却器壳程传热与阻力性能的主要因素。实验范围内,较大的针翅高度有利于油流体的扰动,但不利于针翅管一次传热面处的换热;单流程结构的针翅管滑油冷却器具有较高的传热系数和单位体积换热量,其总体换热性能与阻力性能优于双流程结构的针翅管滑油冷却器。     

针翅管传热与压降特性研究

以润滑油为换热介质,对整体针翅管传热与阻力特性进行了理论分析与试验研究,研究结果可为针翅管的优化设计提供参考。在换热介质纵向冲刷换热管的条件下,对不同针翅长度的3种整体针翅管与光管进行了传热与阻力试验。结果表明：整体针翅管对润滑油换热具有很好的强化能力,在本试验范围内,整体针翅管对油流体扰动强烈,换热强度是同条件下光管的2~6倍;针翅长度是影响针翅管压降的主要因素,在雷诺数达300时,压降曲线出现转折。     

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.     

水平光管内超临界水在大比热容区内的传热与交混特性数值模拟研究

对超临界压力水在管径为32 mm 3 mm、长度为8 m的水平光管内的流动和传热特性进行数值模拟研究。探讨不同压力、流量、热负荷下管内换热系数的变化特征;重点分析超临界水的交混特性,对比分析流动通道内二次流动的特性及演变规律,进而对二次流动的变化规律给出合理的解释;利用无量纲的Gr/Re2和Gr/Re2.7对交混特性中自然对流与强制对流的相对大小进行定量描述,以解释超临界水在水平管内的流动与换热特征。     

快堆钠-空气热交换器翅片管传热及阻力特性试验研究

钠-空气热交换器是钠冷快堆事故余热排出系统的重要设备之一,与外界环境一起构成事故下反应堆余热的最终热阱。由于钠-空气热交换器的换热管采用垂直布置的翅片管结构,空气在不同位置处冲刷换热管的流速以及角度不同,导致其传热特性及阻力特性与传统翅片管换热器有很大不同。本文以钠-空气热交换器工程设计需求为研究背景,设计了两种试验件分别进行空气冲刷角度为90°和30°时翅片管束传热与流动阻力特性试验研究。试验结果表明：对于相同管排,空气冲刷角度为90°时的翅片管的换热系数及阻力系数明显大于空气冲刷角度为30°时的翅片管;对于相同空气冲刷角度下的不同换热管排,第2排翅片管的换热系数最大。本文研究为钠-空气热交换器的设计及优化提供了理论依据。     

Experimental Study on Heat Transfer and Resistance Characteristics for Finned Tube of Fast Reactor Sodium-air Heat Exchanger

Sodium-air heat exchanger is one of the important equipment in the decay heat removal system of sodium-cooled fast reactor, which together with the external environment constitutes the final heat trap for the residual heat of a reactor. Due to the vertically arranged finned tube structure adopted by the heat exchanger tubes of the sodium-air heat exchanger and the difference of the flow direction and velocity of the air at the different positions, the heat transfer and resistance characteristics are very different from of traditional finned tube heat exchanger. In this paper, based on the engineering design requirements of sodium-air heat exchanger, two kinds of experimental specimens were designed to study the heat transfer and flow resistance characteristics of finned tube bundles with air flow angles of 90° and 30°. The experimental results show that the heat transfer and resistance coefficients of the same finned tube with air flow angles of 90° are significantly greater than those of the finned tube with air flow angles of 30°. For the same air flow direction, the second finned tube has the largest heat transfer coefficient. The research provides a theoretical basis for the design and optimization of sodium-air heat exchanger.     

CFD in supercritical water-cooled nuclear reactor (SCWR) with horizontal tube bundles

The commercial CFD code STAR-CD 4.02 is used as a numerical simulation tool for flows in the supercritical water-cooled nuclear reactor (SCWR). The basic heat transfer element in the reactor core can be considered as round tubes and tube bundles. Reactors with vertical or horizontal flow in the core can be found. In a vertically oriented core, symmetric characters of flow and heat transfer can be found and two-dimensional analyses are often performed. However, in a horizontally oriented core the flow and heat transfer are fully three-dimensional due to the buoyancy effect. In this paper, horizontal tubes and tube bundles at SCWR conditions are studied. Special STAR-CD subroutines were developed by the authors to correctly represent the dramatic change in physical properties of the supercritical water with temperature. From the study of single round tubes, the Speziale quadratic non-linear high-Re k-? turbulence model with the two-layer model for near wall treatment is found to produce the best results in comparison with experimental data. In tube bundle simulations, it is found that the temperature is higher in the top half of the bundle and the highest tube wall temperature is located at the outside tubes where the flow rate is the lowest. The secondary flows across the bundle are highly complex. Their main effect is to even out the temperature over the area within each individual recirculation region. Similar analysis could be useful in design and safety studies to obtain optimum fuel rod arrangement in a SCWR.