钛螺纹槽管传热及流动阻力的实验研究

介绍了钛螺纹槽管传热及流动阻力的实验结果，并对结果进行了分析。根据大量实验数据，得到了计算对流换热系数、冷凝换热系数及阻力系数的经验关联式。实验结果表明，钛螺纹槽管是实现冷凝器小型化较为理想的强化管管型。     

球床内流动与传热特性等效模型的实验研究

针对球床过冷水(单相)流动传热特性等效模型开展实验研究,分析各热工参数对等效模型流动传热特性的影响规律,并拟合出等效模型的阻力系数和换热系数经验关系式。实验参数范围为:雷诺数467~3350,热流密度50~150 k W/m2。实验结果表明:在本实验参数范围内,压降随表观流速的增加而增大,呈二次方关系;压降随流体进口温度的增加而减小;换热系数随热流密度和表观流速的增加而增大。     

多孔壁面管强化大容积沸腾换热特性研究

针对非能动余热换热器大容积沸腾换热工况,采用高温饱和蒸汽作为加热热源,对机械加工多孔壁面管和光管的大容积沸腾换热特性进行实验研究.结果表明,多孔壁面管对大容积沸腾换热具有很好的强化能力,多孔壁面管可使沸腾换热系数较光管提高68%～75%,壁面过热度降低约1.5℃;受管外沸腾和管内凝结之间传热耦合的影响,换热管轴向壁面温...     

沸腾传热数值模拟方法及多管耦合应用特性研究

针对直流蒸汽发生器（OTSG）中全流型沸腾传热及一、二次侧耦合换热等复杂物理现象,计算流体动力学（CFD）数值分析普遍面临计算难度大、计算效率低及不确定性大等问题。基于欧拉两流体多相流模型与临界热流密度（CHF）壁面沸腾模型,建立了管内全流型流动沸腾传热数值分析模型,并验证了模型的有效性。基于所验证的模型,开展了数值模型在多管耦合传热下的应用特性研究,明确了该数值模拟方法在多管耦合下的可靠性,并对温度与相分布计算结果对相间作用力模型的敏感性进行了数值分析。研究结果表明：基于欧拉两流体多相流模型与CHF壁面沸腾模型,能够较准确地预测管内水介质由过冷到过热的全流型流动沸腾传热过程,计算的“干涸”点位置及壁面峰值温度与实验值符合较好,最大误差小于10%;基于欧拉两流体多相流模型与CHF壁面沸腾模型的数值方法对多管耦合工况有较好的适用性,计算的二次侧温度与实验结果吻合良好;两相间曳力对壁面温度及空泡份额的计算结果有较明显的影响,但非曳力对壁面温度的影响较小,因此对于大规模工程应用计算,可在分析中不考虑部分相间非曳力的影响。本文研究结果可为OSTG的三维精细化数值分析的模型选择提供有益参考。     

液态金属在堆芯子通道内的湍流换热

采用Speziale-Sarkar-Gatski(SSG)雷诺应力模型对液态金属在堆芯子通道内的流动、传热过程进行计算流体动力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)模拟,研究雷诺数(Re)、分子普朗特数(Pr)、格拉晓夫数(Gr)、节径比(P/D)等无量纲参数对湍流换热的影响。比较无量纲对流换热系数(Nu)可以看出,CFD预测值与实验值及经验关系式符合得较好。对各种不同无量纲参数下的计算结果进行分析发现:在P/D和Re数相同条件下,三角形子通道的壁面温度分布比方形更均匀,换热情况更好;提高Re数,增大P/D,选用Pr数大的冷却剂,可有效改善温度和换热的周向分布不均情况;在Re数大于10 000的条件下,浮力对液态金属换热的影响可忽略不计。     

矩形窄缝通道内水稳态和瞬态流动换热特性实验

以去离子水为工质,在压力0.5～5.0 MPa的范围内,对矩形窄缝通道内水稳态及瞬态流动换热特性进行了实验研究。结果表明:矩形窄缝通道在水平和竖直放置以及稳态和瞬态条件下,水的流动换热特性呈现出基本相同的规律。层流向紊流过渡区域的雷诺数(Re)为900Re1300,比常规通道提前,单相摩擦阻力系数比常规通道大;采用Dittus-Boelter公式的形式拟合得到了新的换热实验关联式,其系数较Dittus-Boelter公式的系数约小11.3%。在稳态条件下,紊流区换热系数随质量流速的增加而增大,增大趋势比较明显;换热系数随热流密度的变化不明显;压力对单相强迫对流换热特性基本没有影响。     

3×3棒束通道内蒸汽对流换热特性数值分析

采用计算流体力学(CFD)方法,建立3×3棒束模拟体的数值模型,进行蒸汽冷却条件下的对流传热特性分析。结果表明:棒束通道内周向的壁面热流密度不均匀性明显,体现出流固耦合方法相比于均匀热流方法对传热细节模拟的优越性。蒸汽速度场、温度场、热流密度、换热系数等热工参数分布规律受入口效应、壁面效应、热源分布、物性参数等因素影响。压力的升高及氢气的加入均能提升通道内的换热性能。加热段换热系数沿程变化趋势与文献[13]中Deissier的趋势一致,CFD的换热系数结果与WCOBRA/TRAC程序中的关系式吻合较好。本文模拟方法可行,其结果可为后续的实验模拟体设计提供技术支持。     

水平管内蒸汽冷凝局部换热特性实验研究

以水蒸气为工质,实验研究了水平管内纯蒸汽冷凝的局部换热特性。实验选取换热管内径为25 mm、换热管进口压力为0.15~0.4 MPa、局部蒸汽的Re=5756~92289,分析了蒸汽压力及流速、壁面过冷度对冷凝传热系数的影响,并将采用现有关系式计算的冷凝传热系数与实验结果进行了对比。结果表明：冷凝传热系数随壁面过冷度的增大而减小,随压力的升高和流速的增大而增大;采用现有关系式计算的冷凝传热系数与实验值的偏差较大,关系式有待进一步改进;在实验范围内,由拟合换热关系式计算所得冷凝传热系数与实验结果的相对偏差在15%左右。     

液态金属钠在圆管中湍流传热特性研究

采用高Re k-ε模型与壁面函数法对液态金属钠在圆管中湍流传热特性进行数值计算,并与文献实验结果进行了比较,计算值与实验结果符合较好。同时应用该方法研究了湍流程度和加热条件对液态钠传热特性的影响。结果表明：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,使不同湍流程度流体传热特性的区别逐渐缩小。初始温度与热流密度对传热特性无明显影响。     

低流速时波浪管内流动与传热特性数值分析

利用Fluent软件,对低流速(0.0033 m/s≤u≤0.05 m/s)情况下3种不同结构(曲率半径为32 mm,弯曲角度分别为45°、60°和75°)的波浪管内流动和传热特性进行数值研究.研究表明,弯曲角度对波浪管的流动和传热特性具有很大影响；在相同雷诺数(Re)时,波浪管的努塞尔数(Nu)和摩擦阻力系数(f)均...     

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     

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。     

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。     

卧式螺旋管压力降脉动瞬态及时均传热特性研究

在中低压条件下，以水为工质，实验研究了卧式螺旋管中发生压力降型脉动时的瞬态和时均换热特性，给出了脉动过程中管截面平均换热系数及周向不同位置处的换热系数分布随时间的变化规律，分析了脉动过程中的瞬态换热特性和机理，获得了压力降脉动时均换热系数计算式。     

流量波动条件下圆管内流动换热特性数值研究

对流量波动条件下核动力装置系统圆管内流体的流动换热特性进行了数值研究,重点研究了波动周期、波动振幅两个因素对流动换热特性的影响。结果表明:流量波动时,通道内的摩阻系数和壁面换热系数均随时间周期性波动,且波动周期与流量波动周期相同;波动周期增加,摩阻系数波动幅值减小,壁面换热系数波动振幅变化不明显;相对振幅增加,摩阻系数波动幅值增大,壁面换热系数波动振幅增大。     

B30波槽管水平管外蒸汽凝结换热的实验研究

在常压条件下对水平波槽管管外凝结换热及流阻特性进行了实验研究实验结果表明．波槽管具有良好的强化传热效果在实验参数范围内．波槽管的总传热系数比光管提高48％以上,通过对实验数据的回归分析．得到了管内对流换热、管外凝结换热及阻力系数的实验关联式。     

先进安注箱阻尼器压降特性实验研究

通过开展先进安注箱阻尼器压降特性实验,获得了阻尼器两种不同形式的压降特性,研究了不同几何参数对压降系数的影响规律,并且拟合了压降系数关系式。结果表明:在实验参数范围内,漩涡压降系数随雷诺数增加而逐渐增大,交混压降系数随大/小管流量比的增加,先快速减小而后缓慢增加。小管宽度和阻尼器直径对漩涡压降系数有一定程度影响,大小管夹角、阻尼器直径和大管宽度对交混压降系数有影响,小管宽度对交混压降系数影响不明显。漩涡压降系数关系式预测值与实验值偏差在±10%以内,交混压降系数关系式预测值与实验值偏差较大。