Study on dryout point in vertical narrow annuli

Prediction of dryout point is experimentally investigated with deionized water upflowing through narrow annular channel with 1.0 mm and 1.5 mm gap respectively. The annulus with narrow gap is bilaterally heated by AC current power supply. The experimental conditions covered a range of pressure from 0.8 to 3.5 MPa, mass flux of 26.6 to 68.8 kg?m-2?s-1 and wall heat flux of 5 to 50 kW?m-2. The location of dryout is obtained by observing a sudden rise in surface temperature. Kutateladze correlation is cited and modified to predict the location of dryout and proved to be not a proper one. Considering in detail the effects of geometry of annuli, pressure, mass flux and heat flux on dryout, an empirical correction is finally developed to predict dryout point in narrow annular gap under low flow condition, which has a good agreement with experimental data.

板状燃料组件窄缝流道流速分布实验研究

实验研究了平行窄缝流道板状燃料组件的流速分布。实验以无离子水作流动介质,在常压及不同Re条件下进行。实验结果表明:在不同Re条件下,横向单通道流速分布呈中间流速高、边缘流速陡减的梯形分布,符合常规流道流速分布特点;纵向平行多通道间的流型呈中间流速低、边缘流速高的凹型分布,这种凹型分布是由入口结构件造成的,对反应堆堆芯流量的均匀分配不利。

窄环形通道ONB发生机理的热流体理论分析

针对窄通道内过冷沸腾起始点(ONB)发生特点较难把握的问题,基于热流体理论所描述的热阻力和热绕流机制,对不同循环方式下窄环形通道内ONB的发生机理进行研究.研究表明:热阻力的增加可能延缓ONB的发生;热绕流的增加可能提早ONB的发生.热阻力和热绕流是相互依存而生的,通道结构、具体流动特性的综合影响决定了其作用是提早还是延缓ONB的发生.通过适当的窄环形通道自然循环和强迫循环流动模型,分析了入口过冷度和压力等参数对ONB点发生的影响.研究发现:随着质量流量和压力的分别提高,自然循环和强迫循环窄环形通道的ONB点发生都会推迟;随着入口温度的提高,自然循环和强迫循环ONB点均提前;而当质量流量、入口温度和压力分别改变时,自然循环ONB的发生都要早于强迫循环.

环形狭缝中沸腾传热特性的研究

从理论上分析了影响沸腾传热特性的各种因素,以间隙为 1 mm～2 mm的环形狭缝通道中流动沸腾传热的实验数据为基础,给出了三种计算环形狭缝中流动沸腾传热的准则关系式。分别将计算结果与实验数据进行了比较,找出了影响狭缝中沸腾传热的关键因素,确定了可以用来预测该实验范围内的流动沸腾传热的准则关系式。

环状狭缝通道流动沸腾压降的实验研究

以蒸馏水为工质 ,对压力范围 2 .0～ 3.5MPa ,质量流量 5～ 18kg/h ,热流密度 0～ 2 10kW /m2 ,间隙为1～ 2mm的环状狭缝通道中的流动沸腾进行了实验研究 .分析了影响流动总压降的诸因素 ,如进口压力、进口水温和质量流量等 .模拟出了计算摩擦压降的经验关系式 ,试验数据与计算结果误差约± 15 % 。

环状狭缝通道流动沸腾换热的实验研究

以蒸馏水为工质进行了实验研究。分析了影响流动总压降的因素,给出了计算摩擦压降的经验关系式,实验数据与计算结果误差约±15％,此关系式可以用来预测该实验范围内的摩擦压降。同时还给出了计算流动沸腾传热系数的经验关系式,实验数据与计算结果误差为-17％～13％,此关系式可以用来预测该实验范围内的流动沸腾传热系数。

竖直环形狭缝通道内环状流的预测模型

对竖直环形狭缝通道内环状流流动沸腾传热理论模型进行了分析,以液膜质量、动量和能量守恒方程为基础,结合汽芯动量方程建立了竖直环形狭缝通道内环状流的数学物理模型。对该模型进行数值求解,得出了液膜厚度、液膜内的速度分布和温度分布、内-外管的换热系数以及通道内压降值,并与实验值进行了比较。

环形窄缝通道湍流流动换热特性分析

对双面加热环形窄缝通道内单相流动换热进行分析研究,提出了理论预测模型。基于该模型,对窄缝宽度分别为1.0、1.5、2.0 mm的环形通道单相湍流流动换热系数进行了理论计算,并与实验结果进行了对比,理论预测值与实验结果符合较好。研究表明:内外加热热流密度比对环形窄缝通道内的湍流流动换热过程有显著影响,在双面加热情况下,窄缝对流动换热过程强化与否,取决于内外管加热热流密度比及流动状态,即Re大小。

环形狭缝通道内干涸点及其位置的实验研究

以蒸馏水为工质 ,对压力范围为 2 .0～ 4 .0MPa ,质量流量 5～ 1 8kg/h ,间隙为 1mm的环形狭缝通道中的流动沸腾进行了实验研究 ,分析了影响干涸点 (DO点 )的界限含气量及其位置 (Lcr)的有关因素 ,采用多元线性回归分析技术整理试验数据 ,得到了有关干涸区传热特性的经验公式 ,试验结果与计算结果误差为± 1 0 % 。

环形狭缝通道中流动沸腾干涸点的实验研究

在间隙为1mm和1．5mm的垂直环形通道内，以去离子水为工作介质，对内外管通电加热，进行了环形狭缝通道内干涸点的实验研究，实验压力范围为0．1～0．3MPa，质量流速为6～60kg／（m^2·s）．实验得到了不同质量流速对应的热流密度及其干涸点位置，并且有可再现性．实验结果表明干涸点随着质量流速的增加后移．给出了计算环形狭缝通道干涸点的计算关系式．

竖直窄矩形通道内环状流的流动传热特性

为了研究竖直窄矩形通道内环状流的流动传热特性,建立了窄矩形通道内环状流的数学物理模型,并进行了实验验证。通过数值求解环状流的数学物理模型得到了环状流区域的压降梯度、沸腾传热系数和液膜内的速度分布。结果表明窄矩形通道内的环状流模型能够很好地预测环状流区域的压降梯度和沸腾传热系数,而且环状流液膜内速度在法向的分布是非线性的,在层流边界层区速度梯度较大。热通量和窄矩形通道的尺寸对液膜的流速有很大影响,随热通量的增加和窄矩形通道尺寸的减小液膜的流速逐渐增加,然而质量流速对液膜流速的影响较小,而且随质量流速的增加液膜的速度逐渐减小。

窄矩形通道内搅混流和环状流相界面参数的计算方法

空泡份额和界面浓度是两相流动中重要的相界面参数,准确获取窄矩形通道内搅混流和环状流工况下空泡份额和界面浓度是构建和完善两流体模型的关键。本文针对横截面为65 mm×2 mm的矩形通道开展了气液两相流动特性可视化实验研究,气相折算速度j_(g)=1~9 m/s,液相折算速度j_(f)=0.1~1.5 m/s,流型包含搅混流和环状流。提出了基于高速摄像法获取搅混流和环状流下空泡份额和界面浓度的分析计算方法,利用该方法所得空泡份额与窄矩形通道内经验关系式计算值的相对偏差约在10%以内。此计算方法可为研究复杂流型下窄矩形通道内的相界面参数提供理论依据。

矩形窄缝通道内泡状流—弹状流流型转变准则研究

在两相流系统中,流型影响系统的摩擦阻力和传热等特性,准确判定不同流型对于两相流的计算具有重要意义。对于窄缝通道内的气液两相流动,特别是矩形窄缝通道内流型转变准则,已有学者进行了一定的实验研究,但由于实验装置及工况的限制,目前尚缺乏统一且适用性较广的流型转变准则,已有的基于矩形通道的流型判定准则适用性也有待于进一步评估。本文以空气-水为工质,对竖直矩形窄缝通道内泡状流-弹状流流型转变准则进行分析研究,基于1 168个流型实验数据,采用分界成功率对已有转变准则对于实验数据的适用性进行定量综合评价,并针对流型转变原理开展理论分析,引入无量纲数约束因子Co,建立考虑工质物性和流道尺寸、精度更高、适用范围更广的窄缝通道内泡状流-弹状流流型转变准则。本文结论可为反应堆换热元件和紧凑式换热器设计计算提供依据。

垂直窄缝通道内环状流沸腾传热特性

本研究基于液膜和蒸汽的质量、动量和能量方程,建立了均匀热流垂直窄缝通道内环状流沸腾传热模型,通过相关文献估算环状流起始点处液膜厚度,利用有限差分法对环状流模型方程组进行数值求解,得到沿流道环状流区域的液膜厚度,并进一步预测了局部沸腾传热系数,结果表明:环状流区域的局部沸腾传热系数随质量流量和干度的增加而增加,与Kenning关联式对比,模型预测沸腾传热系数较关联式计算值偏低。将不同工况下的226组两相环状流实验数据与模型预测结果进行对比,平均绝对误差为18.2%。

单面加热竖直窄通道内环状流沸腾传热特性

基于汽芯的动量方程和液膜的质量和动量方程,建立了单面均匀热流竖直窄通道内环状流沸腾传热模型,利用数值法对方程组进行求解,得出了环状流区域的液膜厚度,并进一步预测了环状流两相沸腾传热系数。研究表明:模型预测的两相沸腾传热系数比Mahmound关联式计算值偏小;将不同工况下的291组环状流两相沸腾传热系数实验值与模型预测值进行对比,平均绝对误差为12.7%。

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。

均匀加热窄通道内环状流液膜厚度和换热系数的预测模型

为探究窄矩形通道内环状流的流动传热特性,根据液膜的质量、动量和能量方程以及汽芯的动量方程建立了环状流的预测模型。对该模型进行数值求解,得出了窄矩形通道内环状流区域的沸腾换热系数,并分析了热流密度、质量流速和矩形通道尺寸对液膜厚度的影响。结果表明:该模型能很好地预测沸腾换热系数,其误差在±30%以内,且热流密度和矩形通道的尺寸对液膜厚度的影响效果比较大。