塑料螺肇旋机头的设计

本文分析了塑料螺旋管成型时,塑料熔体在模头中的流动机理,模口定型长度的确定方法以及模头的结构设计。     

卧式螺旋管内烧干特性

在中低压条件下,对卧式放置螺旋管中汽-水两相流烧干特性进行了实验研究,探讨了螺旋管内烧干机理。结果表明,卧式螺旋管内烧干主要受二次回流及沿烧干点的热扩散作用控制。烧干首先在管圈出口处发生,然后再扩展到上游。在同一截面上,烧干首先在管圈前侧和后侧发生。在实验基础上,给出了卧式螺旋管临界干度计算式。     

高压及超临界压力下螺旋管内单相水摩擦压降特性实验研究

在较宽的参数范围内对高压及超临界压力下单相水流经立式螺旋管的摩擦压降特性进行实验研究。研究表明,对于高压工况,在高雷诺数Re条件下的水力粗糙区,管壁粗糙度对摩擦压降的影响要远大于二次流的影响,故单相水在螺旋管内的摩擦压降基本可直接采用直管的相关公式来预测;对于超临界压力工况,在物性变化剧烈的拟临界区内,采用高压工况计算公式所得的摩擦压降预测值要明显偏低于实验值。     

超临界压力倾斜光管水动力及传热特性的研究

在试验台上对外径38.1 mm,壁厚7.2 mm,倾斜角度26.21°的光管进行了水动力及传热特性试验研究,以确定是否会发生壁温飞升、传热恶化及汽水分层等现象,并对该类型螺旋管圈水冷壁在实炉运行工况下进行了试验研究,以验证在试验台上得到的试验结果.结果表明：在启动过程以及低负荷工况,倾斜光管壁温正常,未超过金属的许用温度;但是在拟临界点附近,管壁对工质的对流传热系数减小,发生传热恶化现象;如果管壁热负荷较高,管壁温度将发生飞升,可能会引起爆管.     

卧式螺旋管内流动换热壁温分布特性

螺旋管是一种高效换热管型,在卧式螺旋管内流动时受到重力和离心力的作用,工质流动方向时刻改变,产生二次回流,从而表现出了不同于其他管型的流动与传热特性。以卧式螺旋管为研究对象,选取底部截面、上升段截面、顶部截面三个具有代表性的位置截面,采用逐渐增大热通量法研究了其在单相对流和过冷沸腾条件下壁温的分布特性。为螺旋管换热器的设计与应用提供了参考依据。     

非均匀热流边界条件下螺旋管内流动传热的场协同分析

建立了螺旋管内流动换热的物理数学模型,对均匀和非均匀热流边界条件下螺旋管内湍流传热进行了数值模拟。结果表明：当对螺旋管表面施加相同的加热功率时,均匀热流边界条件下湍流传热系数高于非均匀热流边界条件下的湍流传热系数,且均匀热流边界条件下螺旋管内的场协同角低于非均匀热流边界条件;非均匀热流边界条件时,在相同的De下,曲率较小的螺旋管传热系数大,且曲率较小的螺旋管内场协同角较小;同时,随着管径的增大,螺旋管内的传热系数也随之下降,但螺旋管内的场协同角随之增大。     

卧式螺旋管临界热流密度的流体模化

为检验经典的临界热流密度(critical heat flux, CHF)流体模化方法对于卧式螺旋管的应用效果,采用大功率直流电加热的方法对制冷剂HFC-134a在卧式螺旋管内的流动沸腾CHF进行了实验测试。通过运用Ahmad和Katto模型对实验测试数据和已有数据源进行模化计算发现:Ahmad和Katto模型确定的流量模化因子对于卧式螺旋管CHF的流体模化会产生较大的偏差,导致预测的CHF值高于实验结果。在实验数据分析的基础上提出了卧式螺旋管CHF流量模化因子的经验关联式。计算结果表明:应用该关联式对实验条件下卧式螺旋管CHF的预测偏差在±20%以内,其流体模化精度明显优于Ahmad和Katto模型。     

超临界压力下CO2在螺旋管内的混合对流换热

在恒热流条件下,对超临界压力CO₂在内径为9 mm,绕径为283 mm,节距为32 mm的螺旋管内垂直上升混合对流的传热特性进行了实验研究,实验参数范围为:进口压力8 MPa、质量流速0～650 kg·m^-2·s^-1、内壁热负荷0～50 kW·m^-2。研究发现:受热螺旋管内超临界压力CO₂的壁温及传热特性由变物性、浮升力及离心力的耦合作用共同支配,变物性及浮升力影响的相对大小可用Buoyancy数定性表征,当Bo>8×10^-7时,自然对流占主导作用,浮升力作用引起强烈的二次流效应,显著强化传热;在浮升力和离心力共同作用下,截面周向温度最低点出现在外下侧区域,且当浮升力作用占优时,底部区域的传热系数大于外侧,当离心力作用占优时,底部区域的传热系数小于外侧。基于本实验获取的2346个数据点,得出了计算Nu实验关联式,90%以上的实验值与拟合公式计算值偏差在±20%以内。     

卧式螺旋管内R134a沸腾两相传热特性实验研究

在蒸发温度为5～15℃,热流密度范围为5～20kW·m-2,工质质量流速变化范围为100～400 kgm-2s-1和干度范围为0.1～0.8的条件下,采用低电压、大电流的直流电源直接电加热的方法,对R134a在卧式螺旋管内的沸腾两相流传热特性进行了实验研究.结果表明,传热系数随工质干度和质量流速的增加而显著增加;热流密度对传热系数的影响也比较明显,传热系数随着热流密度的增加而增加,干度较小时热流密度对传热系数的影响更为明显;系统压力的变化对传热系数的影响较小.通过对实验数据的非线性回归分析,发展了R134a卧式螺旋管内流动沸腾局部传热系数的计算关联式.     

螺旋管内超临界二氧化碳换热性能的模拟和试验研究

对超临界二氧化碳(S-CO₂)在螺旋管内的对流换热性能进行模拟和试验研究。探讨了热流密度q、质量流量G、节距P、管内径d、螺旋半径R等流动、结构特性对流动传热的影响,并对各结构特性灵敏度做了量化分析;搭建了闭式循环的S-CO₂测试平台,对螺旋管内S-CO₂对流换热性能进行了试验研究,并基于试验工况数据验证了数值模拟的准确性;对数据进行处理,拟合出了S-CO₂的传热关联式。该研究为S-CO₂螺旋管式换热器的热力设计方法奠定了基础,并在核电及光热发电领域具有一定的工程应用价值。