堿金屬在多孔芯蒸發(fā)器中的流動和相變傳熱特性.pdf

1、AMTEC具有無運(yùn)動部件、高效、免維修、功率密度高等優(yōu)點(diǎn)，多孔芯蒸發(fā)器的正常運(yùn)行是保證AMTEC穩(wěn)定工作的前提條件。采用基于CPL原理的多孔芯蒸發(fā)器，可以極大地減小工質(zhì)循環(huán)過程中的壓降，增大系統(tǒng)的傳輸流量和傳熱效率。研究堿金屬工質(zhì)在基于CPL原理的AMTEC多孔芯蒸發(fā)器內(nèi)部的流動和相變傳熱過程，尋求改善多孔芯蒸發(fā)器性能的參數(shù)以對其進(jìn)行優(yōu)化，為未來 AMTEC應(yīng)用在更大功率的工作條件提供了理論基礎(chǔ)，對于多孔芯蒸發(fā)器運(yùn)行工質(zhì)的選擇以及高導(dǎo)熱

2、系數(shù)工質(zhì)相變特性的理論研究具有極其重要的學(xué)術(shù)價值。
　　本研究基于CPL原理的多孔芯蒸發(fā)器為研究對象，建立恒溫相變模型，利用數(shù)值計算方法求解計算區(qū)域的控制方程，得到蒸發(fā)器內(nèi)部的氣相體積分?jǐn)?shù)、溫度、壓力等物理場分布，研究以鈉為代表的堿金屬工質(zhì)在多孔芯蒸發(fā)器內(nèi)部的流動和相變傳熱特性，探究插管結(jié)構(gòu)的作用，分析插管面積熱阻、無量綱長度和無量綱直徑以及多孔芯孔隙率、顆粒有效半徑等參數(shù)對多孔芯蒸發(fā)器性能的影響，同時以鈉、鉀工質(zhì)為例，對比了不同

3、堿金屬工質(zhì)對多孔芯蒸發(fā)器熱質(zhì)傳輸特性的影響。結(jié)果表明：多孔芯蒸發(fā)器以鈉為運(yùn)行工質(zhì)時，其氣液相變界面穩(wěn)定在多孔芯-蒸汽槽道界面。蒸發(fā)器內(nèi)部的壓力損失主要發(fā)生在多孔芯區(qū)域，在相變界面壓力發(fā)生突變，產(chǎn)生提供工質(zhì)循環(huán)的毛細(xì)抽吸力。在多孔芯蒸發(fā)器中加入插管結(jié)構(gòu)，多孔芯內(nèi)表面的工質(zhì)溫度分布更加均勻，最高溫度明顯降低。增大插管的面積熱阻RA，會使鈉工質(zhì)在插管外蒸發(fā)器前半段的溫度升高，后半段的溫度降低。增大插管的無量綱長度Lb*，會使工質(zhì)在插管外蒸發(fā)器

4、中間部分的溫度升高，末端部分的溫度降低。插管的無量綱直徑db*在0.16到0.3之間時，增大db*會使鈉工質(zhì)在插管外蒸發(fā)器前半段溫度降低，后半段溫度升高；當(dāng) db*在0.4到0.7之間時，增大db*會使鈉工質(zhì)在插管外蒸發(fā)器前半段的溫度升高，后半段的溫度降低。Lb*和 db*不同時，對應(yīng)的RA的可取范圍也有所不同。計算工況下，使用導(dǎo)熱系數(shù)更大的多孔芯材料或增大多孔芯孔隙率，都會增大多孔芯的有效導(dǎo)熱系數(shù)，使得蒸發(fā)器的漏熱增加，多孔芯內(nèi)表面的