加热工况下圆管内超临界二氧化碳传热关系式分析评价

对已有的加热工况下圆管内超临界二氧化碳传热关系式进行分类整理,并基于公开文献报道的实验数据对已有关系式进行评价。从已公开发表的文献可见,现有关系式多是参考经典的单相传热关系式并加入修正项,各关系式在拟临界区域预测结果与实验数据偏差较大,Jackson关系式和Krasnoshcheko关系式预测结果与实验数据吻合相对较好。

非能动安全壳冷却系统传热关系式研究

利用低雷诺数区域的计算流体力学（CFD）模型对非能动安全壳冷却系统（PCCS）COPAIN冷凝试验装置进行模拟，针对其对流传热试验工况进行理论计算，并用COPAIN试验数据进行验证。利用验证后的CFD模型将COPMN试验对流换热工况参数扩展到温差为40-80℃区域，通过理论计算得到对流传热Nusselt数，并拟合出与Dittus-Boelter关系式形式相似的传热关系式。最后，将经该关系式闭合的集总参数法程序冷凝模型的冷凝传热结果与西屋公司为AP600开展的Wisconsin冷凝试验数据进行对比，结果显示，经新关系式闭合的冷凝传热模型计算结果更接近于试验值。

板壳式换热器传热准则关系式的分析与实验研究

假设板壳式换热器为特殊板式换热器,介绍了板壳式换热器传热准则关系式的研究方法.分析比较了壁面温度测定法、等雷诺数法、威尔逊法和等流速法等的适用性,确定了利用等流速法来进行实验研究,并分别进行了测定实验和验证实验,测定实验控制进出口流速相同,验证实验控制热侧流速不变,改变冷侧流速,采用实验获得的数据拟合传热准则关系式,计算出传热系数的相对误差.结果表明:传热系数的相对误差小于5%,所得传热准则关系式是合理的,表明板式换热器的研究方法适用于板壳式换热器.

一种板壳式换热器传热准则关系式的实验分析

基于板式换热器的研究成果,对板壳式换热器进行实验研究,利用等流速法求解传热准则关系式.通过控制冷流体、热流体流速相同,对1/1流程组合的板壳式换热器进行实验,并对比和分析实验数据.结果表明:利用板式换热器的经验值拟合得到的传热准则关系式在不同定性温度下并不相同;1/1流程组合板壳式换热器冷流体、热流体的传热准则关系式的参数均为定值,即系数为0.182 5,雷诺数指数为0.75,普朗特数指数为0.34;板壳式换热器的传热准则关系式与板程流程数无关,且与壳程1流程和2流程也无关,但与3流程和4流程则呈现出系数相关的结论,3流程和4流程的系数分别为1流程的0.82倍和0.68倍.

螺旋折流板热交换器传热性能关系式

通过FLUENT软件模拟螺旋折流板热交换器壳程流体速度、温度和压力,以图形与数学计算相结合的方式获得速度场与温度场和流动阻力的准数关联式,并应用ORIGIN软件拟合传热准数关系式和流动阻力关系式。与依靠实验数据通过理论计算获得关系式的方法相比,可以大幅降低成本。

六边形组件棒束通道内液态铅铋流动传热特性实验研究

为探究液态铅铋在六边形组件棒束通道内流动传热特性,开展了操作压力为0~250 kPa、实验段入口温度为200~300℃、热流密度为0~47071.48 W·m^(-2)、质量流量为0~4 kg·s^(-1)及Pe为300~600的液态铅铋流动传热实验。依据实验结果重点分析了液态铅铋在不同测点位置、热流密度和进口温度等工况下的棒束内通道传热特性。基于棒束通道流动传热特性实验数据,对国际上液态金属的流动传热经验关系式进行计算评估,并参考Mikityuk关系式的基础形式,拟合出一个新的流动传热经验关系式。采用德国卡尔斯鲁厄研究中心(KIT)的实验数据校核并评价该关系式的适用性和可信度。结果表明,拟合经验关系式对KIT棒束的计算相对偏差为±20%,证明新经验关系式有较高的适用性与可信度。该实验数据与经验关系式可为我国液态金属冷却快堆六边形组件棒束通道内流动传热特性的设计研究提供参考与技术支持。

竖直圆管内超临界压力氟利昂传热试验研究

深入研究超临界压力下流体特殊的对流传热特性,对超临界水冷反应堆的堆芯设计至关重要。在上海交通大学SMOTH氟利昂回路上开展了压力4.3~4.7 MPa、质量流速600~2 500kg/（m2·s）、热流密度20~180kW/m2参数下的圆管内超临界上升流传热试验。远离拟临界温度区间内换热系数和Dittus-Boelter公式计算值很接近,热流密度越大,近拟临界区换热系数越小,小质量流速大热流密度下,发生显著传热恶化。加速效应无量纲数和浮升力无量纲数对传热特性显示了强烈的相关性。提出了氟利昂工质传热试验的传热恶化起始点关系式。Bishop关系式计算换热系数和试验值之间标准差很小,但整体略偏大;Jackson关系式计算值和试验值之间平均偏差很小,但标准差偏大。

AP1000非能动余热排出热交换器缩比C型管束二次侧传热模型实验研究

建立了非能动余热排出热交换器(PRHR HX)及内置换料水箱(IRWST)分离效应缩比实验系统,研究了PRHR HX排出堆芯余热过程中,单相自然对流阶段及两相池式沸腾阶段下的传热特性,并采用实验数据评价了传统经验关系式在预测PRHR HX缩比模型特殊C型传热管束时的适用性。实验结果表明,在PRHR HX余热排出过程中,IRWST内出现明显热分层现象。对于PRHR HX竖直管束自然对流、池式沸腾传热,传统经验关系式预测值均较为保守;对于下部水平管束,自然对流阶段推荐Churchill自然对流传热公式,池式沸腾阶段推荐Rohsenow经典池式沸腾传热公式;上部水平管束由于受到流体浮升、气泡扰动等因素的附加影响,在自然对流阶段及池式沸腾阶段的传热效果均优于下部水平管束。

近临界压力区Post-dryout传热特性分析

由于临界热流密度后(Post-CHF)传热区气相传热特性较差,加热壁面将会面临显著的温度升高甚至会被烧毁,因此对于Post-CHF区传热特性的研究尤为重要。为对现有临界后传热模型进行评估和改进,整理出现有均匀加热竖直圆管内向上流动Post-dryout区传热数据库。基于此数据库,对近临界压力区Post-dryout传热现象进行分析,提出新的传热关系式。本文所提出的新的传热关系式对现有数据库的预测平均误差为0.9%,均方根误差为14.4%,优于其他模型。

二次侧非能动余热排出冷凝器传热计算研究

依据实际工程要求和试验数据,确定了二次侧非能动余热排出冷凝器(SPRHR冷凝器)的传热准则关系式和传热系数计算流程,并将计算结果和试验结果进行了对比,结果显示该计算方法准确度较高,可用于SPRHR冷凝器的传热计算。

超临界流体管内对流换热模化分析

在超临界流体管内对流换热数据库的基础上,对近年来针对超临界流体管内换热的不同模化方法进行分析,提出了修正的Cheng等模化准则,并进行实验数据验证。结果表明:采用周强泰的传热关系式中的指数,并取平均性质的普朗特数后,得到的修正的Cheng等模化准则精度更高,不同超临界流体间传热的模化符合较好。

基于RELAP5的氦氙流动换热计算模块开发与验证

反应堆热工系统分析程序是开展热工水力计算与安全评价的重要工具。为开发适用于氦氙气冷空间堆的热工系统分析程序,本文在RELAP5/MOD4.0程序中拓展了氦氙混合气体(He-Xe)物性计算模块,添加了适用于He-Xe的传热关系式,将拓展后程序计算值与实验值进行对比。结果表明:程序默认的Sutherlands定律用于He-Xe物性计算时将引入较大误差;Dittus-Bolter公式对He-Xe对流换热时的Nu预测偏高,将导致不保守的壁温计算结果。拓展后的程序对He-Xe压降和换热计算结果均与实验值吻合较好,验证了程序开发的正确性以及程序用于He-Xe流动换热计算的功能。本研究可为系统层面程序开发奠定基础。

高性能轻水堆中子物理-热工水力耦合行为分析

针对1种典型的"三流程"超临界水堆——高性能轻水堆(HPLWR)开发了中子物理-热工水力耦合分析程序,并对其堆芯进行了核热耦合计算。基于该程序开展了传热关系式敏感性研究,得出适用于HPLWR核热耦合的传热关系式,进而对HPLWR进行中子物理-热工水力耦合行为计算,得出了一些关键参数沿轴向的分布规律。结果表明:开发的程序可较好地分析高性能轻水堆的中子物理-热工水力耦合行为。

中国实验快堆蒸汽发生器热工计算

蒸汽发生器是快堆电站关键设备之一,其安全可靠运行直接影响快堆电站安全性和经济性。本文进行了中国实验快堆蒸汽发生器的传热计算,包括设计工况和部分功率运行工况。对计算结果进行了对比,计算误差较小,表明蒸汽发生器两相传热设计方法可行。

螺旋管换热器热工水力计算分析

介绍了螺旋管换热器结构的特点及传热特性,并根据该换热器运行特点,建立试验测试模型,根据实验测试结论总结出适用于工程应用的传热关系式,为螺旋管换热器的设计计算提供了依据。

低流速工况下熔盐冷却球床流动传热的数值模拟

球床式熔盐反应堆采用熔盐冷却球床式堆芯。低流速条件下燃料球床内的熔盐流动传热特性对反应堆的设计、运行及安全分析具有重要意义。本文利用计算流体力学(CFD)方法模拟了低流速工况下的规则排布球床内熔盐的流动传热特性。计算发现,在相邻A层(或B层)之间存在流动滞止区,该区域内流体温度与燃料球表面温度均高于贯穿球床上下的低阻力区域。最后,本文基于CFD计算结果评估并修正了用于球床的Wakao传热关系式。

板壳式换热器的热工特性

针对板壳式换热器热工特性,分析比较壁面温度测定法、等雷诺数法、威尔逊法和等流速法等方法的适用性,最终确定采用等流速法进行实验研究及数据拟合。通过试验拟合得到的传热准则关系式,计算出传热系数的相对误差。结果表明:所得到的关系式计算得到的误差较小,可作为板壳式换热器传热计算依据。

导孔型板壳式换热器的研究与展望

本研究以导孔型板壳式换热器为对象,在综述国内外研究成果的基础上,详细论述了板壳式换热器的结构及其工作原理、板程与壳程的选择以及传热计算和压降计算的相关理论,提供了热力计算的具体步骤和相关公式,指出在设计计算过程中需要注意板片选型、污垢系数取值和误差控制等问题;介绍了板壳式换热器的性能测试方法、传热准则关系式的求解方法,总结了板片结构参数对流动与传热的影响,并分析了壳程入口处存在的物流分配不均匀现象;最后,对板壳式换热器的发展前景加以展望,指出一体化设计、成套化组装和集中智能控制将是板壳式换热器发展的重点方向。