变负荷工况下并联管内超临界水脉动流动及换热特性

为了避免流动不稳定现象对水冷壁安全运行产生严重的影响,该文通过实验研究机组变负荷过程中,并联水冷壁管内超临界水的脉动流动及其换热特性。以Φ25×3 mm的1Cr18Ni9Ti并联管为实验段,在压力23~30 MPa,质量流率0.05~0.2 kg/s,入口水温200~390℃,入口压降系数0~5.5,热流密度0~500 kW/m^(2)的范围设置不同实验组,通过增加实验段热负荷进行实验。通过实验观察到不同类型的脉动及其边界,记录通道内质量流率和压力的变化,得到壁面温度的振荡曲线,分析了脉动流动的规律以及脉动对换热的影响。结果表明:低频、Ⅰ类高频和Ⅱ类高频3种脉动随着热负荷的增大依次出现。低频脉动和Ⅱ类高频脉动分管参数和总体参数同相脉动,而Ⅰ类高频脉动是管间脉动,主管道的流量几乎不会波动。对于低频脉动,振幅和频率的增大都会使通道中低比热流体的含量增大,从而降低流体换热能力;对于高频脉动,振幅的增大会减弱边界层热阻,有利于换热;频率的增加加大了通道中流体之间的能量交换,抑制了管子与流体之间的换热。可知,流动不稳定现象具有复杂的换热特性,应尽量将运行工况设定在脉动边界以外。

隔膜增压装置冷却系统强化换热模拟实验

为实现流体自身脉动过程中脉动速度的提升,从而提高能量效率,避免强制脉动源中大功率脉动发生装置的使用,设计开发一种带有脉动增压功能的隔膜增压装置换热装置,开展使用隔膜增压装置对船舶冷却系统脉动换热强化作用的实验。结果表明,隔膜增压装置提供的增压效果有利于强化脉动换热;隔膜增压装置对脉动系统增加的压力越大,脉动换热效果越好;实验中存在最佳的脉动频率值f2=1.70 Hz使脉动系统增压后强化换热效率达到最大值。