螺旋管内热质传输行为与全工况预测模型研究

螺旋管式直流蒸汽发生器结构紧凑、传热高效、可靠性强,在先进小型堆中具有广泛应用,然而其管侧螺旋管内过冷水受热变为过热蒸汽,覆盖全部传热区域,且受螺旋几何、离心力及二次流影响,流动传热行为演化机制复杂,现有模型限制了高性能螺旋管式蒸汽发生器的进一步发展。本文针对螺旋管内热质传输行为开展了系统性实验和理论研究,建立了几何尺寸和热工参数范围最广泛的螺旋管传热、阻力基础热工实验数据库,明确了周向非均匀传热与沿程传热机制转变规律。基于机理分析,构建了高精度全工况的预测模型库,提出了三区干涸点、基于干度梯度的干涸后传热、宽范围两相摩擦倍增因子等模型,实现了全传热区域高精度预测。本文结果可满足先进反应堆螺旋管式蒸汽发生器设计需求。