管束間狹窄通道單相及沸騰兩相流動阻力特性實驗研究.pdf

1、汽液兩相流動與傳熱問題廣泛存在于動力工業(yè)、核能工業(yè)、化學工業(yè)、石油工業(yè)以及各種加工工業(yè)的換熱設備之中。其中反應堆堆芯的熱工水力分析，蒸汽發(fā)生器內的流動與傳熱，汽輪機與凝汽器內的流動與傳熱都是典型的汽液兩相流問題。 管束間狹窄通道內流動和傳熱特性的研究在提高蒸汽發(fā)生器和反應堆燃料棒束的安全性和經濟性等方面都有著重要的現(xiàn)實意義，有助于提升我國核電技術的國產化水平，保證核電技術的安全有效利用。本課題研究的目的就是試圖通過理論和實驗研究

2、，對管束間狹窄通道這一特殊流道結構內的流動及傳熱特性進行深入探討，從而為實際工程應用提供參考依據。 在參考大量國內外文獻的基礎上，作者與課題組成員共同搭建了垂直管束間狹窄通道流動換熱實驗臺。分別對當量直徑為10.39mm和14.46mm的兩個實驗通道進行了實驗研究，對于管束間狹窄通道內單相流動阻力特性和沸騰兩相流動阻力特性進行了實驗研究及理論分析，研究工作主要內容及結果為： (1) 通過實驗數據分析、處理，探討管束間狹窄通

3、道內單相流動阻力特性與普通圓管或環(huán)形通道內的流動阻力特性存在的差別。結果表明，這些差別與通道特殊的幾何結構以及壁面熱流密度造成的工質粘度和密度的變化有關。對全部單相流動阻力實驗數據點進行擬合，得出了可用于計算垂直管束間狹窄通道內單相流動摩擦阻力系數的經驗關系式。 (2) 管束間狹窄通道內流動阻力特性和對流換熱特性之間存在著密切的關系。根據契爾頓（T.H.Chilton）及柯爾本（A.P.Colburn）提出的修正雷諾比擬，通過已經

4、得到的紊流區(qū)摩擦阻力系數，對該通道內強制對流換熱紊流區(qū)的換熱特性進行了預測。 (3) 在常壓下進行了管束間狹窄通道內垂直上升流動沸騰實驗，并以實驗數據為基礎，對通道內的沸騰總壓降和摩擦壓降特性進行了深入分析。實驗段的沸騰壓降，隨著熱流密度和質量流速的增加而單調增加。熱流密度對兩相流壓降的影響主要是通過干度的改變而實現(xiàn)的。 (4) 分析了不同因素對沸騰摩擦壓降及兩相摩擦乘子的影響。考慮管束間狹窄通道的幾何因素和流動工質物性的影