高速蒸汽与过冷水直接接触凝结局部换热特性研究

针对气液两相流喷射器内高速蒸汽与过冷水直接接触凝结过程,设计并搭建了使用矩形截面喷嘴及混合腔的可视化实验台,在蒸汽质量流率为200~600kg·m~(-2)·s~(-1)、入口过冷水质量流率为4~18t·m~(-2)·s~(-1)、入口过冷水温度为20~50℃的实验条件下,使用图像处理技术分析可视化图像,研究了气液界面的波动特性,建立了局部凝结换热系数的计算方法,并对界面波动与局部凝结换热系数的关系进行了研究。研究结果表明:实验中观察到的界面波是界面不稳定性的一种表现形式;界面波在传播过程中振幅逐渐增加,强度增大,平均振幅在0.12~0.38mm之间;局部凝结换热系数沿流动方向逐渐增大,其值在1.8~5.9 MW·m~(-2)·℃~(-1)之间;界面波振幅与局部凝结换热系数对比的结果表明,界面的波动对汽水直接接触凝结的换热过程具有强化作用。