窄缝环形流道内流动传热特性的实验研究

对竖直及水平窄缝环形流道内单相水受迫对流换热进行了实验研究。详细介绍了实验装置和方法。实验结果表明:窄缝环形流道内流动换热的Nu数与普通圆管内公式计算值不同,不能采用传统的圆管内的对流换热模型来计算。窄缝环形流道进行对流换热时,从层流向紊流过渡较普通圆管明显提前。分析了测壁温与分离系数法之间的差别,应用修正的Dittus Boelter公式所计算的窄缝环形流道内的Nu数与实验数据吻合较好。

在双面加热的窄缝环形流道中流动沸腾换热研究

在窄缝流道内发生沸腾换热现象时，由于沸腾产生的汽泡受窄缝流道的限制，受压变形而消除了汽泡表面张力对传热的影响。因此对此现象进行基础性理论研究具有很重要的意义。本文在常压下用蒸馏水对窄缝间隙为 0.75mm的垂直环形流道，进行了流动沸腾传热实验研究。实验段的有效加热长度为 900mm，其加热方式为内外侧双面加热，实验的流量变化范围在 1.67× 10－ 5～ 5.83× 10－ 5m3/s。通过实验得到了在不同质量流速和热流密度下双面加热的窄缝流道中内外侧沸腾换热系数随干度变化的分布和特点。研究结果表明，由于在窄缝流道中存在着大量的运动聚合受压变形汽泡，因此使内外侧沸腾换热系数都很高 (可达 105W· m－ 2· K－ 1以上 )。

环形流道流体阻力特性实验研究

针对环形流道下流体阻力特性较圆管阻力特性存在差异,对不同尺寸间隙的环形流道流体阻力特性进行了实验研究。依据圆管流体流动特性原理,推导出摩擦阻力计算公式,采集实验数据、计算实验结果,并对实验结果进行比较、分析。结果表明,环形通道流动特性与流道间隙大小有关,认为间隙为2.5mm是环形通道流动特性的临界点。研究发现,间隙尺寸大于2.5mm时摩擦阻力系数与理论计算相符,流态转捩雷诺数与常规尺寸基本吻合;间隙小于2.5mm为窄环形通道,窄环形流道流体阻力系数随间隙的减小而减小,流道流体流态转捩点明显提前,并且间隙值越小流态转捩雷诺数越小。

HFETR多层环形燃料组件堵流事故研究

高通量工程试验堆(HFETR)的燃料组件采用了多层环形窄缝流道的设计来提高换热能力。然而,需要注意的是窄缝流道发生堵流的可能性较高。本文基于RELAP5程序建立了HFETR燃料组件模型,经过计算值与试验值的对比验证,结果表明该模型合理准确。基于该模型研究了堵流事故工况下热盒燃料组件的瞬态特性及其影响因素。结果表明:(1)当堵流比大于0.5时,随着堵流比的增加,燃料包壳与芯体峰值温度显著上升;(2)即使单个流道发生全部堵流,由于周围流道的冷却,燃料包壳峰值温度最大值只有218.6℃,能够保证燃料包壳的完整性;(3)单个流道全部堵流事故工况初期流量等参数波动较大,而在事故发生15 s后燃料组件主要参数基本稳定。