辐照条件下高温锂热管不凝性气体产生特性研究

在新型热管冷却反应堆中,高温金属热管会受到持续的中子辐照。锂在热中子区的中子反应微观截面很大,会产生一定量的氦气,氦气作为不凝性气体将影响高温热管的正常运行。本文分析了堆内中子辐照条件对高温锂金属热管中不凝性气体产生特性的影响。首先对稳态标准算例进行了产氦量分析,并转换得到了不凝性气体体积份额。此外,得到了不凝性气体产量随热管充液量、金属锂富集度、中子通量密度、热管工作温度等因素的变化关系。不凝性气体产量随热管充液量、锂富集度的增大而增加。控制转鼓位于不同角度时,中子通量密度改变有限,对产氦量影响不大,由于高温锂热管工作温度很高,高温下中子反应微观截面差距很小,因此热管工作温度对产氦量影响也有限。本研究可为热管冷却反应堆内高温锂热管中锂富集度设计提供借鉴。     

基于最大熵阈值分割算法的激光选区熔化过程溅射特征研究

激光选区熔化（SLM）加工过程中的溅射形态随工艺参数变化,难以实现所有工艺参数下的溅射提取。基于传统阈值分割的溅射提取方法仅支持部分工艺参数且没有误差分析工作,处理结果不能反映真实溅射状态。基于高速摄像机采集的SLM过程溅射图像,提出一种强鲁棒性图像处理方法对其进行提取和处理。图像处理方法包含五个步骤,其中阈值分割过程基于最大熵阈值分割算法完成。结果表明,该溅射图像处理方法可准确提取多工艺参数下的溅射信息。当激光功率在100～150 W范围时,溅射面积和数量的变化取决于粉末熔化状态;当激光功率在150～200 W范围时,溅射面积和数量的减少由溅射叠加导致。     

TOPAZ-Ⅱ改进型热管辐射换热器传热单元数值研究

针对前苏联研制的TOPAZ-Ⅱ空间热离子反应堆,结合成熟的高温热管技术,对改进型热辐射换热器传热单元进行瞬态特性研究。采用有限元方法对热管瞬态启动特性进行数值模拟。翅片温度计算采用有限差分进行求解,并与热管壁面进行单向耦合传热。热管启动过程中采用Cotter热管极限理论,即重力极限、声速极限、携带极限来判定热管启动状态。研究结果表明：热管390 s内启动迅速,在启动第2阶段遇到声速极限,从而限制了热管启动时间。热管和翅片最终达到稳态,温度分布均匀,当量换热系数为1783.25 W/m²。热管换热单元能有效地将热量导入到外界。     

新概念熔盐堆非能动余热排出系统中钠热管的特性研究

高温钠热管作为一种高效的换热装置,在导热性、等温性以及非能动特性方面具有显著的优点。将高温钠热管应用到新概念熔盐堆非能动余热排出系统中具有重要的研究意义。本工作通过数值方法研究了高温钠热管在熔盐堆事故工况下的瞬态运行特性。钠热管的物理模型主要包括管壁、吸液芯及蒸汽区3个耦合传热区域。通过对上述3个区域建立合理的数学模型并采用有限元的方法,利用 FORTRAN进行编程,最终得到高温钠热管启动过程中的温度、速度、压力分布。结果表明：熔盐堆事故状态下,钠热管从启动到稳态过程中其运行特性良好且具有很高的传热效率。     

快开阀用金属波纹管高周寿命设计

通过对煤化工领域用快开阀门的使用工况，分析波纹管疲劳失效形式，针对此类阀门中快速动作的波纹管利用变刚度锥形波纹管设计方法，快速的对原始阀门中的金属波纹管结构方案进行调整，实现大幅增加金属波纹管使用寿命的目的，并通过理论分析和试验验证了变刚度波纹管设计方法对提高快开阀门波纹管使用寿命的有效性。     

R134a在菱形离散肋微小通道内的流动沸腾换热实验研究

研究了制冷剂R134a在角度分别为30°、60°和90°的菱形离散肋微小通道内的流动沸腾换热特性。微小通道内菱形离散肋分布区域长300 mm、宽20 mm，进口处饱和压力为(700±5)kPa，其他工况范围为：干度0～1，质量流率200～500 kg/(m²·s)，热通量10～30 k W/m²。实验结果表明：离散肋中的流动沸腾换热受到核态沸腾和对流沸腾的共同作用，传热系数随质量流率和热通量的增加而增加，但随着干度的升高，热通量的作用减弱并趋于消失。此外，离散肋结构对流动沸腾换热有显著影响，相同工况下，90°菱形离散肋的传热系数高于30°和60°，且在高干度更显著。最后，基于实验数据和分析结论，提出了一个适用于预测不同结构离散肋微小通道中流动沸腾传热系数的计算关联式。