改进U型管内高压汽水两相流压力降型不稳定性的试验研究

报导了在高压水试验回路上进行的改进型Ｕ型管内汽水两相流不稳定性的试验研究结果，全面研究了压力降型不稳定性，并分析了压力，质量流速、入口过冷度，热负荷对它的影响。根据试验结果及量纲分析，得出了发生压力降型不稳定性时，预测临界热负荷的无因次关联式，试验结果和经验公式对于Ｕ型管换热设备的设计和安全运行具有参考价值。     

卧式螺旋管汽液两相压力降脉动试验研究

在宽广的参数范围内试验研究了卧式螺旋管内汽液两相压力降脉动，获得了均匀加热条件下压力降脉动的周期，振幅特性及脉动发生的界限，并首次研究了沿流动方向不均匀加热条件对卧式螺旋管内压力降脉动的影响规律；给出了压力降型脉动发生的界限预报关系式，为汽液两相流动不稳定性的进一步研究和螺旋管式热交换器及锅炉反应器的设计，开发提供了依据。     

螺旋管内气液两相流动和传热特性的研究

螺旋管式换热器和蒸汽发生器已经在动力、核电站、化工、石油等工程领域里得到广泛的应用,成为一种十分重要的传热设备.螺旋管式换热器,由于其本身结构、流动和传热特点,己愈来愈受到人们的重视.为了对螺旋管式换热器和蒸汽发生器提供正确的设计和计算方法,需要对气液两在螺旋管内的流动和传热进行深入的研究.目前,对于以工程应用为目的、以高压蒸汽——水系统为对象的研究工作还十分少,缺乏供工程实际应用的试验数据,对于气液两相在螺旋管内流动和传热特性以及机理的了解也很不够.本文分五个方面对螺旋管内气液两相流动和传热特性进行理论分析和试验研究.     

低质量流速垂直并联内螺纹管中两相流不稳定性试验研究

针对600 MW超临界"W"火焰锅炉低质量流速水冷壁所采用的内螺纹管及锅炉设计参数,在高压汽水两相流试验台上进行了垂直并联内螺纹管中两相流不稳定性的试验研究,并观测到了压力降和密度波两种形式的脉动.在试验参数范围内就系统压力、质量流速、进口过冷度、上游可压缩容积、出口节流度和不对称加热对两相流不稳定性的影响进行了研究和分析.试验表明,在垂直并联内螺纹管中,压力降型脉动出现在干度较低的水动力曲线负斜率段,为两管整体脉动,而密度波型脉动出现在干度较高的正斜率区域,呈管间脉动.同时,根据试验结果,采用均相流模型得到了不稳定发生的界限关系式,为超临界锅炉低质量流速垂直并联内螺纹管水冷壁的设计与安全运行提供了依据.     

超超临界锅炉低负荷运行时的流动不稳定性计算分析

为了研究超超临界锅炉水冷壁在低负荷运行工况下的流动不稳定性,采用一维单通道模型,建立了适用于不同几何结构、热工参数的超超临界锅炉的流动不稳定性通用数值计算模型。在试验验证结果符合良好的基础上,对沁阳发电分公司1 000 MW超超临界锅炉水冷壁系统低负荷(40%额定出力负荷)运行的部分典型回路进行了数值计算,对比分析了动态流动不稳定发生时,热负荷线密度对进出口流量振幅及其稳定时间的影响。结果表明:对前墙的最短管9回路、左侧墙最长管32回路及上炉膛受热最强管107回路,随着热负荷扰动强度的增加,进出口流量脉动的振幅也逐渐增加;9、32、107各回路线密度分别为3.389、3.520、3.172 kW/m,热负荷线密度越大,对应典型回路进出口流量达到稳定所需的时间越长,脉动振幅越大,回路流动状态越不稳定。该结果可为超超临界锅炉的设计及低负荷安全运行提供指导,具有一定的可靠性及工程应用价值。     

卧式螺旋管内汽水两相流沸腾传热特性研究

对卧式螺旋管内中、高压单相水、汽和沸腾条件下的汽水两相流强制对流传热特性进行了试验研究，参数范围为压力３．０～１５．０ＭＰａ，质量流速２５０～１５００ｋｇ／ｍ２ｓ，热负荷７０～６００ｋＷ、／ｍ２，出口干度０．０１～１．２０；实验段为２５ｍｍ×２．５ｍｍ不锈钢管弯制而成的螺旋直径比分别为Ｄ／ｄ＝１２，２４和４８的三个管圈，总长都是３０１４ｍｍ，给出了局部传热系数的分布特性及各种条件下的截面平均传热系数计算式。     

高温气冷堆示范工程螺旋管式直流蒸汽发生器工程验证试验

研发一种新型蒸汽发生器必须进行一定规模的工程验证试验。清华大学核能与新能源技术研究院在其实验基地建设了高温气冷堆示范工程(HTR-PM)螺旋管式直流蒸汽发生器的工程验证试验回路(engineering test facility for steam generator, ETF-SG)。工程验证试验回路能够模拟HTR-PM运行参数,可对HTR-PM蒸汽发生器一个换热组件进行1∶1的工程验证试验。回路设计热功率10 MW,氦回路设计压力8 MPa,最高设计温度800℃,二回路设计压力18 MPa,最高设计温度600℃。在工程验证试验回路上针对高温气冷堆蒸汽发生器完成了几十项热工水力试验,对蒸汽发生器的温度均匀性、堵管后温度分布及其温度展平调节、热工水力瞬态特性、两相流不稳定性等进行了试验研究,验证了HTR-PM螺旋管式直流蒸汽发生器的热工水力和结构设计,并为其调试、运行、低功率及启停工况参数的确定提供了重要数据和参考。     

螺旋管蒸汽发生器的瞬态流动与传热特性

针对快速和安全启动的要求 ,实验研究了螺旋管蒸汽发生器在同步启动过程中的流动和传热特性 ,并分析了各种参数对启动安全和启动时间的影响 .螺旋管的管圈直径和管道直径分别为2 5 6mm和 0 0 11mm .启动的参数范围是 :最大加热流密度 6 0 0kW /m2 ,最大质量流速 12 0 0kg/(m2 ·s) ,最大实验压力 3 0MPa .由实验得到了启动过程的单相湍流、沸腾传热规律 ,以及瞬态临界热负荷 .瞬态单相湍流传热和临界热负荷的规律与稳态的有明显不同 .瞬态湍流传热特性符合直管的Dittus Boelter公式 ,瞬态临界热负荷远远低于稳态的值 ,瞬态沸腾传热与稳态条件下的相同     

低质量流速垂直和倾斜并联内螺纹管两相流不稳定性研究

在200~450 kg/(m2.s)的低质量流速下,采用31.8 mm×6 mm的6头内螺纹管,在高压试验台上进行了垂直和倾斜并联内螺纹管两相流不稳定性对比试验研究.研究表明:对压力降脉动和密度波脉动,随着进口压力和质量流速的增加,发生脉动的界限热负荷增加,垂直并联管的界限热负荷总是大于倾斜并联管,说明垂直并联内螺纹管的稳定性更好;过冷度对脉动发生的界限热负荷和脉动周期的影响出现不同的趋势.通过对试验数据进行回归处理,给出了两种条件下发生不稳定性脉动的起始点无因次准则方程.     

环路热管系统温度波动的机理研究

从冷凝器两相区的水动力学不稳定性入手,分析了环路热管的温度波动机理,得出了冷凝器两相区不稳定性是系统温度波动的源动力之一.实验发现以甲醇为工质的环路热管系统温度波动集中发生在热负荷介于12~60 W时,而在该区间之外的较低和较高热负荷范围,系统能够平稳运行,这和理论分析结果相符合.另外,系统温度波动剧烈程度随着系统工质充灌量的增加而明显增强.与以甲醇为工质的环路热管相比,采用汽化潜热较小的丙酮为工质时,系统发生温度波动的热负荷范围变窄,同时温度波动剧烈程度明显降低.