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《雙面加熱環(huán)形窄縫通道內流動沸騰干涸點實驗研究》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內容在教育資源-天天文庫。
1、第24卷第6期核動力工程Vol.24.No.62003年12月NuclearPowerEngineeringDec.2003文章編號：0258-0926(2003)06-0526-05雙面加熱環(huán)形窄縫通道內流動沸騰干涸點實驗研究吳鴿平，吳埃敏，田文喜，李浩，賈斗南，蘇光輝，秋穗正（西安交通大學能動學院，710049）摘要：在間隙分別為2.0mm和1.5mm的垂直環(huán)形窄縫通道內，流體自下而上流動。本文通過對內外管的雙面通電加熱來加熱流體，進行環(huán)形窄縫通道內干涸點測定的實驗研究。實驗壓力范圍為2～4MPa，質-2-1量流速為40～80kg·m·s。采用原蘇聯(lián)古塔杰拉奇普通圓管的干涸點公式的形式對
2、實驗數(shù)據(jù)進行處理，得到了經(jīng)驗關系式，并對其進行修正，得到了適合于計算環(huán)形管道干涸點的經(jīng)驗關系式。關鍵詞：環(huán)形窄縫；干涸點；雙面加熱中圖分類號：TL333文獻標識碼：A1前言的流程簡圖如圖1所示。窄縫通道具有強化換熱和結構緊湊的特點，2.2實驗工作段因此，窄縫換熱在工程技術的許多方面得到了較實驗工作段主要由內管(φ9′1mm或為廣泛的應用。在管內汽液兩相強迫流動沸騰區(qū)φ8′1mm)和外管(φ16′2mm)形成具有域中，當熱流密度較低時，在高干度區(qū)(環(huán)狀流動1.5mm(或2.0mm)間隙的同心環(huán)形窄縫通道。其區(qū))，由于液膜撕裂或蒸干會產生干涸現(xiàn)象[1]。干結構簡圖如圖2所示。涸點即為剛開始產生這
3、一現(xiàn)象的特征點。通過對干涸點的測定，可以區(qū)分沸騰傳熱區(qū)域和干涸后傳熱區(qū)域，為在不同的傳熱區(qū)域內選用不同的傳熱系數(shù)提供了前提，這在工程設計階段具有非常重要的意義。同時，由于干涸點處的傳熱急劇惡化，會使壁溫迅速上升，這會造成某些傳熱設備在干涸點附近發(fā)生慢燒毀現(xiàn)象，從而對傳熱設備的安全運行構成很大的威脅。因此，開展環(huán)形窄縫通道干涸點測定的實驗研究，對于環(huán)形窄縫的工程應用和環(huán)形窄縫型傳熱設備的安全運行都具圖1實驗回路簡圖有非常重要的意義。Fig.1SchematicofTestLoop1——主泵；2——穩(wěn)壓器；3——蛇型預熱器；4——流量計；5～9——U型預熱器；10——壓力傳感器；11——實驗2實
4、驗回路與實驗段段；12——實驗段差壓變送器；13——冷卻器；14——一次側進水系統(tǒng)；15——高點排氣；16——穩(wěn)壓器進氣系統(tǒng)；2.1實驗回路P——壓力表；T——溫度測點本實驗研究是在西安交通大學核能與熱能工程系的高壓熱工水力實驗回路上進行的。回路收稿日期：2002-08-09；修回日期：2003-03-05基金項目：本文得到了中國核動力研究設計院空泡物理與自然循環(huán)國家級重點實驗室基金項目(98JS86.8.1JW0802)資助，也得到了西安交通大學動力工程多項流國家重點實驗室建設經(jīng)費資助吳鴿平等：雙面加熱環(huán)形窄縫通道內流動沸騰干涸點實驗研究527的保溫層外纏繞鎧裝加熱絲，然后在加熱絲外再包覆
5、保溫層。通過直接通電的方式對實驗工作段的內外管進行加熱，可以分別達到內外管可變熱流密度的加熱條件。3實驗數(shù)據(jù)的處理3.1前蘇聯(lián)的干涸點經(jīng)驗公式目前研究一般認為：在一定的工況范圍內，當主流不再向微薄液膜沉降水滴，微薄液膜蒸發(fā)完時即產生干涸。干涸點的特征量是干涸含汽量XDO，即當流道內流體的含汽量達到臨界含汽量時，就會產生干涸現(xiàn)象。根據(jù)以上理論，原蘇聯(lián)學者古塔杰拉奇(Кутателадзе)給出了一個計算直徑為8mm的圓管內干涸點處含汽量的關系式-45wX=0.3+0.7e(1)DO圖2實驗工作段1Fig.2TestSectionoftheAssemblyGm￠?r￠?3w=??÷÷(2)sr￠
6、èr￠￠?實驗工作段外管的外壁溫度用鎳鉻-鎳硅熱式中，ω為實驗中計算的無量綱參量；G為質量電偶測量。沿實驗工作段高度每隔25mm設置一-2-1流速，kg·m·s；m￠為實驗壓力下飽和水的個溫度測點，在同一個高度的圓周截面上，每隔-2動力粘度，N·s·m；r￠為實驗壓力下飽和水90°點焊一副熱電偶。-3的密度，kg·m；r￠為實驗壓力下飽和蒸汽的在穩(wěn)定工況下，由傳熱條件，可以認為內管-3-1密度，kg·m；σ為表面張力，N·m?？浊谎貜较蚴墙^熱的，孔腔里沿高度的溫度分布對于以上公式，當管徑(d)不是8mm時，前也就是內管內壁溫沿高度的溫度分布。因此，實全蘇熱工研究院認為，對于管徑d=4～15m
7、m可驗段內管的內壁溫度的測量，可以用事先做好的、按下式修正0.150.15其測點位置與外管熱電偶相對應的φ0.5mm熱電XDOd=XDO,8d8=常數(shù)(3)偶組成的組件插入內管的正確位置進行。3.2干涸點的確定為進一步提高實驗段入口的焓值，在實驗段根據(jù)干涸點處的傳熱機理，在干涸點處壁面入口處放置一加熱銅塊(一紫銅圓柱體)；在它的溫度會急劇升高。通過分布于實驗段內管和外管外圍沿周向均分地開有10個孔，每個孔中放
