竖直圆管内超临界二氧化碳强迫对流传热实验研究

为分析超临界二氧化碳强迫对流传热特性,开展竖直圆管内超临界二氧化碳强迫对流传热特性实验研究。实验结果表明:实验参数范围内存在明显的浮升力效应和流动加速效应;对于向上流动工况,随浮升力效应增强超临界二氧化碳从强迫对流传热过渡至混合对流传热,最后发展为自然对流传热,传热能力有弱化到逐渐恢复直至强化;对于向上流和向下流动工况,流动加速效应皆弱化传热。基于实验数据建立新的超临界流体传热关联式,在实验工况范围内95.03%的预测值与实验值偏差为±30%以内。     

强内热源球床通道单相对流换热特性实验研究

球床水冷反应堆的堆芯为球形燃料元件堆积成的多孔通道,具有显著的强化换热作用。球床通道内的孔隙因具有多变性、随机性的特点,换热情况非常复杂,相关研究较少。为了研究含内热源球床通道内的换热特性,本文用直径为8 mm碳钢球堆积形成球床,以蒸馏水为工质,采用电磁感应加热方式对球床进行整体加热,研究球床通道内部的换热特性。通过对实验数据进行分析,得到了球床通道内部的功率分布和换热系数随热流密度、工质Re的变化规律,根据实验数据拟合得到了球床通道内平均换热系数的无量纲准则关联式,拟合结果与实验结果的相对偏差在12%以内,符合良好。     

窄环隙内强迫对流换热特性的实验研究

对窄环隙内强迫对流换热特性进行了实验研究。实验结果表明,在紊流区窄环隙可以强化换热;当Re<150时,发生传热恶化。对窄环隙内加热流体和冷却流体强迫对流换热特性进行分析,可以为窄环隙内对流换热的进一步研究提供基础。     

扁管单相对流换热实验研究

本文以单相水为介质,对结构尺寸不同的3种扁管的换热与阻力特性进行了实验研究。并根据工程实际的需要,选用适当的方法对扁管在实验范围内的强化换热效率指标进行评价,确定了扁管的最佳工作区域。结果表明,扁管的管内换热系数明显高于光圆管的,换热系数最高可达光圆管的2.62倍,在换热面积和泵功率相同情况下,扁管最佳工作区域的换热量最高可达光圆管的2.2倍。     

单头螺纹槽管管内紊流对流换热

以水为工质，进行了适合于船舶换热器使用的螺纹槽管管内紊流对流换热和阻力特性的实验研究，同时还讨论了旋流对换热的影响以及影响旋流强度和强化换热效果的因素，分析了变物性对螺纹槽管阻力特性的影响。     

窄环隙流道强迫对流换热实验研究

在一回路水分别从内侧和外侧加热二回路水的条件下，进行了竖直窄环隙流道强迫对流换热实验。结果表明，窄隙流道具有强化和抑制换热的双重作用，其换热特性与微槽道非常相似，而与普通流道显著不同．没有明显的层流区、过渡区和紊流区换热之分。     

单头螺旋槽管管内紊流对流换热

以水为工质，进行了适合船舶换热器使用的螺纹槽管管内紊流对流换热和阻力特性的实验研究，同时还讨论了旋流对换热的影响以及影响旋流强度和强化换热效果的因素，分析了变物性对螺旋纹槽管阻力特性的影响。     

含内热源球床通道换热特性实验研究

针对含内热源球床通道内的换热情况,采用电磁感应加热方式对由直径为3 mm、8 mm表面氧化不锈钢球组成的球床通道分别加热,研究球床通道内部的换热特性。通过对实验数据对比分析,得到球床通道内的功率分布情况和换热系数随热流密度、颗粒直径、工质Re的变化规律,并根据实验数据拟合得到球床通道平均换热系数的无量纲准则关联式。拟合结果与实验结果误差在15%以内,符合良好。     

翅片管熔盐对流传热特性研究

高温熔盐在熔盐堆和太阳能等能源领域有广泛的应用前景。为研究熔盐在强化换热管中的强化传热效果,本文基于三元硝酸盐KNO_3-NaNO_2-NaNO_3(摩尔分数比为53%-40%-7%)与导热油的对流传热实验装置,根据相似理论使用导热油代替熔盐,对翅片换热管湍流区的对流传热特性开展了测量,流体雷诺数(Re)变化范围10 000-60 000。通过威尔逊分离法获得翅片管中湍流区的对流传热系数(ho)和努赛尔数(Nu),基于实验数据与Dittus-Boelter公式,拟合翅片管湍流区的对流传热关联式,实验数据与拟合公式的误差在-7.1%-7.5%之间。与传统对流传热关联式Dittus-Boelter公式对比进行强化传热效果评估,结果表明,翅片管的强化传热效果为光滑管的2.32-3.63倍。     

超临界压力CO_2在垂直管内对流换热准则关联式

对垂直圆管(d=2 mm)内的超临界压力CO2,在压力为7.8~9.5 MPa、进口温度为25~40℃、进口雷诺数Re为3×103～2×104,向上流动和向下流动时的对流换热实验研究结果进行了分析。在无浮升力影响和浮升力影响较大两种情况下,将实验结果与已有的准则关联式进行了比较,发现两者偏差较大。因此,在基于实验结果的基础上,提出了新的预测超临界流体换热的准则关联式。     

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...     

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。     

超临界水对流换热的宽范围数据分析及换热关联式的建立

由于超临界流体在拟临界区复杂的物性变化,其管内流动的对流换热模式与亚临界流体有很大不同.除实验研究和理论分析外,许多学者建立了用于预测换热系数的超临界流体换热关联式,但现有的关联式均不能在宽广的参数范围上取得满意的预测效果.因此,在建立了超临界水竖直上升流宽范围换热实验数据库的基础上,运用机器学习方法分析了影响换热的典...     

窄环隙内单相对流换热的实验研究

鉴于流体在小尺度流道内流动换热时所表现出的特殊性 ,对水在竖直环隙内受迫流动时的单相对流换热特性进行了实验研究 ,两组实验件的环隙宽度分别为 0 9mm和 2 4mm。实验结果表明 ,窄环隙可以对单相对流换热起到强化作用 ,但较 2 4mm环隙而言 ,0 9mm环隙不但不能进一步强化换热 ,反而削弱了环隙的强化换热作用     

管内插螺旋丝紊流对流换热性能研究

对管内插螺旋丝单相对流强化换热和流动阻力特性进行了实验研究。利用大量的实验数据，通过线性回归分析，得到了这种内插物的无量纲换热计算式和经过温度修正的阻力和系数计算式，同时根据工程实际的需要，选用了适当的方法对其强化换热性能进行了经济性评价，并做了一些探讨性分析。     

中低雷诺数条件下单侧加热矩形通道内混合对流换热的实验研究

非能动安全壳冷却系统是先进压水堆非能动安全系统的重要组成部分,其中空气对流换热的能力较差,对安全影响较大,因此本文主要研究了在大尺寸垂直单侧加热矩形通道内空气自下而上流动时的混合对流换热,用于模拟核电厂非能动安全壳冷却系统的换热情况。研究结果表明在较小雷诺数条件下自然对流的影响不能忽略且自然对流会占据主导作用;随着空气流量的增加,强迫对流换热的作用越来越明显。当前学者所用经验关系式都不能很好地体现出自然对流在混合对流中起的作用,因此本文还通过实验数据拟合了一个新的计算混合对流换热的关系式,该公式在一定雷诺数范围内与实验值能很好地符合。     

一种新的对流换热系数分离法

在核电厂中,新型结构的换热器被应用地越来越广泛,而现有的绝大多数的对流换热系数的分离法难以适用于这些新型结构换热器中。为此,提出了一种新的分离法——线性约束法。该方法用同组数据作差的方法将多组实验数据相结合,并以线性相关性作为约束条件,进行对流换热系数的分离。对于粘度随温度变化的流体需加入粘度修正项。该方法能适用于两侧换热系数与雷诺数的方次关系都未知的情况;可采用多组实验数据,可信度高;拟合后误差小,一般条件下误差能控制在5%以内。     

流量正弦脉动下圆管内单相换热的实验研究

在中低压两相强迫循环实验回路中,并入一个自主设计制造的流量脉动发生器,通过在平均主流量上叠加不同幅值及频率的正弦脉动,模拟动态流动不稳定性下的流量周期波动。对0.4MPa及1.37MPa下不同脉动幅值的脉动波形及不同频率脉动的转换进行了分析对比,发现实验段外壁温及出口流体温度随流量的脉动做同频脉动,出口流体温度脉动滞后壁温脉动约1/4周期。     

倾斜矩形通道中湍流混合对流换热的数值分析

在文献中对重力影响的湍流流动与换热的分析,多数集中在对竖直通道的研究,少有述及倾斜角度的影响.本文针对倾斜矩形通道中的湍流混合对流进行了数值分析,以考察倾斜角度对流动和传热的影响.分别分析了空气向上流动和向下流动的工况,倾斜角度的调整范围在15°～90°之间,矩形通道的下侧板单侧进行加热.采用了数种两方程湍流模型(κ-ε模型),通过与文献中的竖直通道混合对流实验数据进行比较分析,以确定最为合适的湍流模型.然后,基于这个湍流模型对倾斜的工况进行研究.文中主要考察了倾斜角度分别在向上流动和向下流动中对沿程努塞尔数(Nu)的影响.     

三维颗粒有序堆积多孔介质内强制对流换热数值研究

采用N-S方程和RNGk-ε湍流模型及比例缩放的壁面函数法对三维圆球颗粒有序堆积多孔介质孔隙内的强制对流换热进行了数值研究。详细研究了Re数变化及不同颗粒堆积方式对多孔介质强制对流换热性能的影响。计算结果表明:在相同条件下,通过对颗粒进行合理有序堆积,可以使相应多孔介质内的压降显著降低,其综合换热效率明显提高;传统经验公式用于颗粒有序堆积多孔介质须进行合理修正;在不同堆积方式中,简单立方体均匀堆积(SC)模型的综合换热效率最高;在相同堆积方式下,均匀颗粒堆积多孔介质内的综合换热性能明显高于非均匀颗粒堆积多孔介质。