非均匀高热通量内置纽带冷却通道阻力特性分析

以托卡马克装置中偏滤器的靶板水冷通道为背景,实验研究了非均匀热通量下有、无内置纽带的圆形冷却通道的阻力特性。工质为去离子水,主要参数为:质量流速G为(3~8)×10^(3)kg/(m^(2)∙s)、实验段入口压力P为3MPa、4.2MPa、5MPa、等效单侧辐射热通量qe为5~10MW/m^(2)。采用通电方式对偏置圆形通道进行加热,来模拟偏滤器受到高温等离子体的单侧辐射加热。对非均匀高热通量下的竖直上升圆形冷却通道进行流动阻力实验。详细讨论了内置纽带结构以及q_(e)、G、P等系统参数对实验段阻力dP的影响:在单相流动区,实验段阻力主要受到内置纽带、质量流速和热通量的影响,有内置纽带的阻力显著高于无纽带的工况,且qe越低,G越高,则dP越大;在欠热沸腾流动区,dP与内置纽带、q_(e)、G、P均有相关性:其中内置纽带和G对dP的影响减小,P对dP的影响增强。q_(e)越高、G越高、P越低的工况,dP越大。对受热圆形通道的单相阻力关联式进行评估,结果表明:几乎所有关联式都高估了给定黏度比下的阻力系数比。根据实验数据拟合出适用于高质量流速和非均匀高热通量下的单相流动阻力关联式,其均方根误差为3.17%。