栅径比对环形燃料外周向温度分布不均匀性影响

环形燃料采用紧密栅结构,燃料棒束内沿周向的温度分布存在明显不均匀性现象。本文基于ANSYS FLUENT建立了环形燃料组件计算流体力学分析模型,分析不同栅径比下正方形与六边形环形燃料组件流动换热特性,研究组件内环形燃料外周向温度分布不均匀性。研究发现:适当增大栅径比有利于环形燃料外周向温度的展平,正方形组件栅径比在1.07~1.09之间较为合适;六边形组件环形燃料外周向温度分布不均匀性略低于正方形组件,栅径比可选择在1.06~1.09之间。增大栅径比对棒间隙处温度的均匀性改善最明显,对近壁面处的温度均匀性改善次之。研究结果可为环形燃料的优化设计提供参考。

焦炭塔塔壁温度场特性的研究(二)——周向温度场模型及其实测分析

根据焦炭塔的进料口结构和流体力学理论分析了介质进塔过程的流态 ,推断流态在塔内引起的周向不均匀温度场 ,理论分析表明 :气密及预热时径向进料、热油和冷焦水经过塔底弯头进料是使介质产生偏流的主要因素 ;焦层孔道、塔壁硬垢以及弯头出口轴线与塔体中心轴线不一致对介质在塔内偏流起恶化作用 ,是次要因素。通过对实测结果的比较和分析 ,结果表明焦炭塔壁在整个操作过程中都存在周向不均匀温度场。

基于热网络模型的架空输电线路径向和周向温度计算方法

架空输电线路运行温度是线路动态增容和弧垂张力计算的重要状态量。目前线路温度计算标准将导线视为等温体,求取导线表面或平均温度。事实上由于趋肤效应、外部强迫对流散热、不同绞合材料等因素使导线截面存在温度梯度分布和温升响应差异,若忽略这种温度分布及差异,势必会造成导线应力弧垂计算以及输电系统安全状态评估的偏差。因此,为准确分析与计算导线截面温度梯度分布及响应差异,建立了计及导线截面径向与周向传热路径的热网络模型,并分别采用非线性迭代和参数辨识,提出了两种导线径向和周向温度计算方法。非线性迭代方法能够充分考虑传热过程中材料性能、对流热阻及辐射热量等参数温变特性对截面温度差异的影响,参数辨识方法可以有效克服对流作用下导线热力形变导致模型参数难以确定的问题。最后通过实验平台验证了热网络模型与计算方法的有效性及精度。

铅铋冷却紧密栅内环形燃料棒外周向温度分布不均匀性研究

对于采用紧密排布结构的反应堆,分析燃料棒外包壳周向温度分布不均匀性对防止包壳热应力失效尤为重要。本文采取理论分析模型和数值拟合模型结合的方式,得出了在稳态工况下铅铋冷却紧密栅内环形燃料棒外周向温度分布的数值拟合式,并与计算流体动力学(CFD)数值模拟数据进行了对比。结果表明,本文得出的数值拟合式具有良好的准确性,可为采用环形燃料元件的铅铋反应堆的燃料包壳周向温度分析研究提供理论依据。

焦炭塔塔壁温度场特性的研究(三)——周向温差对塔体垂直度的影响

分别利用解析式和有限元软件计算了由周向温差引起的轴向不均匀应力 ,对影响焦炭塔垂直度的各种因素进行了分析 ,实测了焦炭塔的垂直度情况及一次循环操作中地脚螺母的松动情况。结果表明 :塔壁周向不均匀温度场在塔壁上产生的轴向应力较小 ,但具有拉压交叉的特征 ,与其它温差产生的应力综合的结果使得塔体圆周的轴向应力和应变不均匀 ,长期循环操作使得应变之差累积起来 ,影响塔体垂直度。周向不均匀温度场也是塔体摆动和地脚螺母松动的主要原因之一。

进气道温度畸变问题的研究

重点研究稳态温度畸变对发动机稳定工作的影响。温度畸变分为周向温度畸变和径向温度畸变两种情况。温度略变将使发动机喘振裕度降低。情况严重时可使发动机工作不稳定，或发动机熄火，从而危及飞行安全。本文将给出进气道温度畸变和稳定性因子的确定方法，作为进气道／发动机匹配研究的基础。

槽式太阳能聚光集热器传热性能研究

建立了槽式太阳能聚光集热器单侧吸收高热流密度的传热数学模型.该传热数学模型将金属吸热管壁面所能接受到的非均匀热流简化为矩形分布,考虑了金属吸热管管壁的周向导热,选取Dudley的试验数据验证了传热数学模型的可靠性并分析了影响集热器传热特性的主要因素.通过Fluent软件研究了槽式太阳能聚光集热器金属吸热管的周向温度分布规律.结果表明:该传热数学模型具有一定可靠性;流体温度、太阳辐射强度和流体体积流量是影响集热器管内换热特性和管壁周向温度分布的主要因素.

槽式太阳能直接产生蒸汽系统(DSG)集热管传热特性研究

以DSG(direct steam generation)集热器的集热管为研究对象,利用数值模拟研究集热管内工质3种流态下周向温度分布及太阳辐射强度、工质流速、环境风速、环境温度、金属管材质等对金属管周向温度的影响。研究表明:集热金属管材质对周向温度分布影响较大,将铁材改为铜材时,过热蒸汽段最高温度从346.0℃降为338.0℃,最大温差从26℃降至约10℃;太阳辐射强度对壁面温度的影响较大,随着辐射强度的提高,壁温升高;工质流速对金属集热管壁面温度有一定的影响,当流速由0.8 kg/s提高至1.2 kg/s时,金属管周向最大温差由11℃下降至8℃,光斑处的最高壁温由321.5℃下降至318.7℃;环境风速和温度对周向温度分布的影响不大。

太阳能集热管内熔盐流动传热特性数值模拟

建立太阳能集热管物理模型,采用RNG κ-ε模型,基于CFD方法在不同热流边界条件下熔盐入口温度300℃,速度0.6~3.6 m/s,平均热流密度180 k W/m2参数范围内,对外径20 mm,壁厚2 mm的集热管内熔盐传热特性进行数值模拟研究。分析了集热管管壁温度分布规律和熔盐传热性能,对比了不同热流边界下管壁周向温度不均匀分布特性。研究结果表明:不同热流条件下集热管管壁温度分布规律差异较大,管内熔盐温度也存在较大差异;集热管内Nu随Re增大而升高,周向热流分布对Nu影响较大;非均匀热流边界下集热管壁温周向分布不均匀,周向热流越不均匀,壁面温差越大。

一类高参数多管程换热器的管箱泄漏机理及防漏设计

多管程、管程进出口温差大、压力高且管板被夹持的U形管或浮头式换热器,经常出现管箱法兰处发生泄漏的现象,文章在分析法兰密封机理、内压、分程隔板、管箱温度和周向温度梯度对垫片残余压紧力的影响规律的基础上,阐述了这类换热器容易发生管箱法兰密封面局部泄漏的必然原因,并相应地提出了防止该类泄漏的预防性和补救性措施,特别地,以工程中对某工况苛刻的换热器进行的防泄漏成功设计为例,介绍了一套完整的预防性结构优化设计方法.