复合换热管过冷沸腾换热实验与关联式评价

以去离子水为实验介质,在单面受热流密度条件下,开展了聚变装置偏滤器的过冷流动沸腾强化换热特性实验研究,将内肋强化换热技术与内插扭带结构相结合,利用两者的协同强化传热效应,设计出一种复合换热管。实验参数为:质量流速,992~4960 kg/(m^(2)·s);压力,0.4~2 MPa;入口过冷度,87.01~119.21℃;热流密度,1~16.3 MW/m^(2)。对4种强化换热管(光管、内插扭带管、内螺纹肋管和复合换热管)的管内过冷流动沸腾换热特性和综合性能评价指标(PEC)进行了对比实验。结果表明:与其他3种管道相比,复合换热管的对流换热系数和PEC最高,传热特性最好。研究了复合换热管的扭带扰动比、螺距、压力和质量流速对管内两相流动对流换热系数的影响规律,发现对流换热系数与螺距、质量流速呈正比,与扭带扰动比、压力呈反比。最后对比了4个现有的过冷流动沸腾换热经验公式,并在无量纲模型基础上,增加了扰动比和螺径比(t/D h)进行修正,利用非线性拟合方法提出了适合复合换热管过冷流动沸腾的努塞尔数新公式。