导向型折流栅强化换热器壳程传热的数值模拟

提出壳程流体"斜向流"的新概念,解决了管壳式换热器性能提升的同时伴随流体流动阻力大幅增加的矛盾。研制了具有导向型折流栅管束支撑结构的新型高效节能斜向流管壳式换热器。采用场协同理论分析该换热器的强化传热机理,证明在此类换热器壳程中流体速度场与温度梯度场具有良好的协同关系。数值模拟了几何结构对传热和压降的影响规律,模拟结果与实验数据吻合良好。     

螺旋隔板花瓣管油冷却器的传热与流阻性能研究

研究了螺旋隔板花瓣管水冷壳管式油冷却器的传热和流阻性能,并与弓形隔板光滑管水冷壳管式油冷却器进行了性能对比。结果表明,在相同油压降下,螺旋隔板花瓣管油冷却器的总传热系数是弓形隔板光滑管油冷却器的4～5倍。实验结果建立了油流速与总传热系数和油压降的关系式。     

环形折流板和标准喷嘴筛板脉冲萃取柱性能研究

在动力堆乏燃料后处理中间试验厂1A单元工艺条件下,对柱径为120mm、自由截面积为25％、板段有效高度为2575mm的环形折流板和标准喷嘴筛板脉冲萃取柱的性能进行了试验研究。含铀体系的流体力学试验结果表明环形折流板和标准喷嘴筛板柱的液泛通量分别为2.29和1.60cm/s;处理环形折流板柱的液泛比标准喷嘴筛板柱的快速。传质试验结果表明两种柱型的理论级当量高度皆为700mm,传质单元高度皆为210mm,铀的萃取率为99.99％,但环形折流板柱的可操作区域比标准喷嘴筛板柱的宽。环形折流板柱的性能优于标准喷嘴筛板柱。     

脉冲折流板萃取柱板间距对流体力学性能影响-30% TRPO-煤油/硝酸体系

研究了不同板间距时,在脉冲折流板萃取柱中30%TRPO-煤油/硝酸体系下的流体力学特性.     

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.     

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。     

折流板环形脉冲柱用作Purex工艺1A接触器研究

该研究跟踪国际先进水平，首次在我国进行折流板环形脉冲柱应用研究。采用５ｃｍ柱径，板间距２ｃｍ，开孔率２５％，正弦脉冲波。水力学性能研究结果表明，液泛通量高达２．７ｃｍ／ｓ，可采用Ｖ＿ｃ（１－Ｘ）＋Ｖ＿ｄ／ｘ＝Ｖ＿０（１－ｘ＿ｅ）￣（ＫＸ）关联分散相存留分数。其Ｋ值为４．５一６，大于零，为Ⅱ型柱；Ｕ传质结果表明，理论级当量高度为７０ｃｍ，当在振幅ａ＝２ｃｍ，频率ｆ＝１．５ｓ￣（－１）的脉冲条件下操作时，其理论级当量高度将降至５０ｃｍ。同脉冲筛板柱的对比试验结果表明，其传质性能优于脉冲筛板柱。与相同工艺条件下的串级结果对比，在ａ＝２ｃｍ，ｆ＝１．５ｓ￣（－１）条件下，２００ｃｍ的萃取柱可达４个理论级。     

低温堆一回路主换热器优化设计

由于现有小型堆的主换热器存在传热温压损失大、不能实现在役检查、制造比较困难、无法有效防止管流振动等问题,对低温核供热堆主换热器在总体结构、流道设计等方面进行了改进,详细阐述了新方案与现有反应堆换热器方案对比及优化,并对主换热器每种工况进行了结构应力分析和内筒的外压屈曲分析。通过研究表明,低温堆主换热器新方案具有结构简单、经济性高、能够实现在役检查、易于制造等优点,值得在该堆型内推广应用。     

外置吹气杯测量折流板脉冲萃取柱柱重压降

在内径为0.3 m和高度为5.6 m的折流板脉冲萃取柱中,分别采用内置吹气杯和外置吹气杯对柱重压降信号进行了测量和比较。实验结果表明,两种吹气杯安装方式所测量的结果一致。因此,为了避免由于内置吹气杯所造成的钚纯化循环脉冲萃取柱异形下澄清段的设计和加工难度,推荐可使用外置吹气杯来测量该工段的脉冲萃取柱柱重压降。     

螺旋式传热管束流致振动试验研究

对某溶液堆堆芯内呈纵向螺旋状盘绕的传热管束进行了流致振动试验研究,包括结构在空气中和静水中振动特性的计算和试验以及稳态和瞬态运行工况下的流致振动试验.试验结果表明,传热管束入、出口之间的压力差随流速的增加而增加,且上部固定连接端是相对薄弱的部位.在稳态运行时不会发生动力失稳,振动位移不会造成管束各管段之间发生接触碰撞,疲劳分析表明满足规范要求.瞬态响应最大振动位移和应变均比稳态运行时高两个数量级以上.     

换热器传热强化的管束试验研究

以铜－镍合金整体低肋管和整体内外翅片管为元件，以油－水和水－水为介质为管束换热器模拟体进行了试验研究。试验结果表明，低肋管对于油－水换热，内外翅片管对于水－水换热有着比较明显的传热强化效果。在额定工况下，低肋管油－水换热模拟体的总传热系数是光滑管模拟体的１．５９倍，可相应节省换热面积３７％，管外油流的压力降较光管降低３３％；内外翅片管水－水换热模拟体的总传热系数是光滑管的１．３１倍，可节省换热面积     

含内热源多孔介质的局部换热特性实验研究

建立了含内热源的多孔介质模型.该模型以水作为流动介质,流道内填满金属颗粒球,金属颗粒球呈正三角形排列.作为内热源的金属球内镶嵌电阻丝.在此模型的基础上,通过实验研究了流速、金属球壁面温度对含内热源多孔介质局部换热特性的影响规律.研究结果表明:压力对换热特性几乎没有影响;低热流密度下,表面热流密度对换热特性没有显著的影响;高热流密度时,换热系数随热流密度的增大而增加;冷却剂进口温度与换热系数成反比;球层区有入口效应存在,但是影响区域明显小于管内流体的流动区域;获得了幂指数形式的无量纲换热准则关联式,预测值与实验值误差在±10%以内.     

在双面加热的窄缝环形流道中流动沸腾换热研究

在窄缝流道内发生沸腾换热现象时,由于沸腾产生的汽泡受窄缝流道的限制,受压变形而消除了汽泡表面张力对传热的影响。因此对此现象进行基础性理论研究具有很重要的意义。本文在常压下用蒸馏水对窄缝间隙为 0.75mm的垂直环形流道,进行了流动沸腾传热实验研究。实验段的有效加热长度为 900mm,其加热方式为内外侧双面加热,实验的流量变化范围在 1.67× 10－ 5～ 5.83× 10－ 5m3/s。通过实验得到了在不同质量流速和热流密度下双面加热的窄缝流道中内外侧沸腾换热系数随干度变化的分布和特点。研究结果表明,由于在窄缝流道中存在着大量的运动聚合受压变形汽泡,因此使内外侧沸腾换热系数都很高 (可达 105W· m－ 2· K－ 1以上 )。     

液态金属钠在环管中湍流传热特性研究

采用高雷诺数(Re)k-ε模型与壁面函数法对液态金属钠在环管中湍流流动传热特性进行计算,并与实验结果进行比较,结果表明计算值与实验结果符合较好。应用该方法研究湍流程度、加热条件、几何条件等因素对液态金属钠在环管中湍流传热特性的影响。研究表明,湍流程度对传热的影响主要集中在流道前半段,后半段分子扩散对传热的影响逐渐凸现出来,使不同湍流程度下传热特性的区别逐渐缩小;初始温度与加热热流密度对传热特性无明显影响;环管间隙增大,湍流传热效果增强,同等间隙时管径变化对传热特性无明显影响。     

窄缝矩形通道单相流动及传热实验研究

以垂直向上窄缝矩形通道内去离子水为流动介质,对单相等温流动及恒热流密度条件下的单相传热进行了实验研究.结果表明,窄缝矩形通道内的单相等温流动特性及单相传热特性并未偏离常规尺度通道内的相关规律,采用经典理论解或关系式能获得较好的预测结果.     

微波浪管传热与阻力特性实验研究

本文以水为工质,对3种不同结构微波浪管内传热与流动特性进行实验研究。在保持热水侧温度和流量不变的情况下,通过改变冷水侧的流量进行不同工况下的实验。结果表明：与直管相比,微波浪管传热性能有大幅提高,在Re<10000时,3种微波浪管的Nu最大分别增加了111.5%、166.7%和101.4%,摩擦阻力系数f相应增加了95.1%、96.3%和67.5%;在Re>10000时,3种微波浪管的Nu和f最大分别增加了32.6%、70.6%、61.2%和17.8%、18.1%、12.6%。     

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。