管束間狹窄通道單相及沸騰兩相流動(dòng)阻力特性實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、汽液兩相流動(dòng)與傳熱問題廣泛存在于動(dòng)力工業(yè)、核能工業(yè)、化學(xué)工業(yè)、石油工業(yè)以及各種加工工業(yè)的換熱設(shè)備之中。其中反應(yīng)堆堆芯的熱工水力分析，蒸汽發(fā)生器內(nèi)的流動(dòng)與傳熱，汽輪機(jī)與凝汽器內(nèi)的流動(dòng)與傳熱都是典型的汽液兩相流問題。 管束間狹窄通道內(nèi)流動(dòng)和傳熱特性的研究在提高蒸汽發(fā)生器和反應(yīng)堆燃料棒束的安全性和經(jīng)濟(jì)性等方面都有著重要的現(xiàn)實(shí)意義，有助于提升我國核電技術(shù)的國產(chǎn)化水平，保證核電技術(shù)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(shí)驗(yàn)研究

2、，對管束間狹窄通道這一特殊流道結(jié)構(gòu)內(nèi)的流動(dòng)及傳熱特性進(jìn)行深入探討，從而為實(shí)際工程應(yīng)用提供參考依據(jù)。 在參考大量國內(nèi)外文獻(xiàn)的基礎(chǔ)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(dòng)換熱實(shí)驗(yàn)臺(tái)。分別對當(dāng)量直徑為10.39mm和14.46mm的兩個(gè)實(shí)驗(yàn)通道進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究，對于管束間狹窄通道內(nèi)單相流動(dòng)阻力特性和沸騰兩相流動(dòng)阻力特性進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究及理論分析，研究工作主要內(nèi)容及結(jié)果為： (1) 通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析、處理，探討管束間狹窄通

3、道內(nèi)單相流動(dòng)阻力特性與普通圓管或環(huán)形通道內(nèi)的流動(dòng)阻力特性存在的差別。結(jié)果表明，這些差別與通道特殊的幾何結(jié)構(gòu)以及壁面熱流密度造成的工質(zhì)粘度和密度的變化有關(guān)。對全部單相流動(dòng)阻力實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)點(diǎn)進(jìn)行擬合，得出了可用于計(jì)算垂直管束間狹窄通道內(nèi)單相流動(dòng)摩擦阻力系數(shù)的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系式。 (2) 管束間狹窄通道內(nèi)流動(dòng)阻力特性和對流換熱特性之間存在著密切的關(guān)系。根據(jù)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(jīng)

4、得到的紊流區(qū)摩擦阻力系數(shù)，對該通道內(nèi)強(qiáng)制對流換熱紊流區(qū)的換熱特性進(jìn)行了預(yù)測。 (3) 在常壓下進(jìn)行了管束間狹窄通道內(nèi)垂直上升流動(dòng)沸騰實(shí)驗(yàn)，并以實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，對通道內(nèi)的沸騰總壓降和摩擦壓降特性進(jìn)行了深入分析。實(shí)驗(yàn)段的沸騰壓降，隨著熱流密度和質(zhì)量流速的增加而單調(diào)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(shí)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?？紤]管束間狹窄通道的幾何因素和流動(dòng)工質(zhì)物性的影