低溫液體-水流動(dòng)與相際傳熱特性研究.pdf

1、本課題研究低溫液體直接排入水中這一特定流動(dòng)與相際傳熱物理現(xiàn)象。低溫液體噴入水中為浮力射流，但由于這一過程中低溫液體產(chǎn)生液-汽相變，浮升力的突變和氣相的可縮性大大增加此問題的難度。研究此時(shí)的傳熱現(xiàn)象主要采用實(shí)驗(yàn)研究的方法，文中根據(jù)常壓實(shí)驗(yàn)拍攝到的流型，分析影響此氣－液－液相互混合大脈動(dòng)紊流的傳熱及流動(dòng)的關(guān)鍵因素，提出描述此時(shí)傳熱和流動(dòng)過程的基本概念和方法。 本文研究超臨界壓力與常壓下排放時(shí)，影響流動(dòng)與傳熱的主要因素的不同之處。依超

2、臨界壓力下的特性，提出研究此種狀態(tài)下宜采用方法。 本文在實(shí)驗(yàn)過程中觀察到經(jīng)過一段持續(xù)的排放時(shí)間后，近管口水域的溫度降低，出現(xiàn)水域凍結(jié)并冰層不斷增長狀況。本文重點(diǎn)研究發(fā)生水域凍結(jié)現(xiàn)象時(shí)的冰層溫度和邊界的變化，文中依據(jù)傳熱學(xué)中的基本理論和數(shù)量級(jí)的分析方法、計(jì)算傳熱學(xué)的方法建立適用于計(jì)算機(jī)求解的計(jì)算冰層溫度場(chǎng)和邊界的數(shù)學(xué)模型，此模型可描述不同的排放速度、管徑、排放壓力條件下的冰層生長狀況。模擬的結(jié)果表明冰層生長速度隨時(shí)間衰減的幅度軸向

3、大于徑向。管徑和出口流速增大均能使結(jié)冰區(qū)域的軸向范圍增大，但對(duì)近排放口處的厚度影響較小。模型的計(jì)算機(jī)模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果吻合較好，驗(yàn)證了此模型對(duì)研究低溫液體水下排放水域的凍結(jié)狀況的實(shí)用性。 本文進(jìn)行液氮常壓水下排放的實(shí)驗(yàn)研究，獲取并分析排放過程中流型變化、冰層生長狀況的靜止和活動(dòng)的影像信息和測(cè)溫?cái)?shù)據(jù)。本文提出模擬超臨界壓力實(shí)驗(yàn)環(huán)境的實(shí)驗(yàn)方案，設(shè)計(jì)了實(shí)驗(yàn)臺(tái)架、設(shè)備和測(cè)量方案。 本文的工作驗(yàn)證低溫液體水下直接排放的可行性。冰層