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高温气冷堆螺旋管式直流蒸汽发生器传热管壁面热点数值分析

马越 , 李晓伟 , 吴莘馨

工程热物理学报

高温气冷堆采用螺旋管式直流蒸汽发生器.在氮气横掠管束及螺旋管内二次流的双重作用下,传热管壁面温度沿周向分布很不均匀.采用数值模拟方法研究螺旋管壁面温度分布,对蒸汽发生器的设计具有重要意义.根据实际工况计算得到螺旋管内局部对流换热系数,并将其作为边界条件,计算得到氦气横掠过热段螺旋管的管壁温度分布.结果表明,过热段传热管壁面最高温度位于顶部及螺旋内侧之间.由于氦气横掠管束及螺旋管内蒸汽对流换热不均匀引起的壁面热点偏差约为15℃.

关键词: 高温气冷堆 , 螺旋管 , 直流蒸汽发生器 , 数值模拟

螺旋盘管腔式太阳能吸热器的热力耦合特性

于春亮 , 王幸智 , 王富强 , 帅永 , 谈和平

工程热物理学报

螺旋盘管腔式吸热器在塔式和碟式太阳能热利用中都有广泛的应用。聚集热流的非均匀性导致吸热器内产生温度梯度，从而在管内产生热应力，导致吸热管变形，而当温度梯度足够大时，热应力会导致吸热管破坏，严重影响吸热器的寿命。本文以四种气体工质为传热介质，基于CFD分析得到气体在吸热器中的管内流动情况及管壁的温度场分布，再将管壁得到的温度场直接加载到热应力分析模型中得到螺旋管的热应力分布。

关键词: 螺旋管 , 吸热器 , 温度场 , 热应力

螺旋管内高压汽水两相流动沸腾干涸点的研究

毛宇飞 , 郭烈锦 , 白博峰 , 甄飞强 , 郭萌

工程热物理学报

在较宽的实验参数范围内（系统压力P=8～15 MPa,质量流速G=800～1800 kg·m（-2）·s（-1）,壁面热流密度q_w=200～950 kW·m（-2））对一立式螺旋管内（管内径为10 mm,螺旋直径为300 mm,节距为50 mm）汽水两相流动沸腾干涸特性进行了实验研究。通过研究,获得了干涸发生时螺旋管圈壁温的分布特征以及压力、质量流速和壁面热流密度这三个参数对临界干度的影响规律。同时在实验数据的基础上,提出了一个适用于计算螺旋管内高压高含汽率工况下汽水两相流临界干度的经验关系式。

关键词: 螺旋管 , 汽水两相流 , 干涸 , 临界干度

螺旋管内气液固三相流颗粒相分布规律

高晖 , 郭烈锦 , 张西民

工程热物理学报

为了深入认识螺旋管多相流相分离现象,并为新型螺旋管除砂器设计提供指导,本文应用马尔文粒度仪,测量了螺旋管气水砂三相流底部水平段液膜中的颗粒浓度和粒度分布.研究表明:在泡状流和分层流条件下,螺旋管底部水平段可形成稳定的连续液膜流动;在宽广的气速范围内,液膜中的颗粒浓度分布规律均为内弯侧较低、外弯侧较高,说明螺旋管除砂器对于实际生产中流动工况的变化具有良好的适应性;泡状流中提高气速有利于分离;分层流中在中等气速条件下外弯侧颗粒浓度最大,中等气速是相分离的最佳操作工况.

关键词: 螺旋管 , 气液固三相流 , 相分布 , 颗粒

腔式太阳能吸热器的热分析

王富强 , 帅永 , 谈和平

工程热物理学报

采用外敷保温层的螺旋盘管作为碟式太阳能集热器的腔式吸热器.利用CFD分析的方法得到了螺旋管腔式太阳能吸热器和内部流体的温度场分布及流体的速度场分布.通过插值的方法,将CFD分析中得到的螺旋管腔式吸热器模型中的网格节点温度场导入到热应力分析模型中的网格节点并作为热应力场分析的输入载荷.结果表明,在靠近吸热器保温层侧的流体流速比靠近吸热器内腔侧的流体流速高,靠近保温层侧的流体温度和壁面温度要低;在螺旋管腔式吸热器出口处,最大等效热应力出现在吸热器内腔侧的螺旋管内壁面处,切向应力对最大等效热应力影响最大.因此,要提高螺旋管吸热器的可靠性,应先设法降低螺旋管吸热器沿圆周方向的温度梯度.

关键词: 太阳能 , 腔式吸热器 , 螺旋管 , 热应力 , 温度场

利用螺旋管技术提高中空纤维膜传质性能

刘舜华 , 骆广生 , 戴猷元

膜科学与技术 doi:10.3969/j.issn.1007-8924.2001.04.003

在对中空纤维膜萃取以及螺旋管技术进行充分调研的基础上,选择水-苯酚-30%(质量分数)TBP煤油为实验体系,传质方向为水相到有机相.在内径为1.1?mm的直管中空纤维膜和螺旋状中空纤维膜中,研究了管内外流速以及螺旋特性等因素对传质系数的影响.实验结果表明,用螺旋管中空纤维膜可以有效地提高中空纤维膜的传质特性,在螺旋内径为6?mm,螺距为2?cm的时候,总传质系数可以是相同条件下直管传质系数的1～2倍.

关键词: 中空纤维膜 , 膜萃取 , 螺旋管

螺旋管内气-液两相流截面含气率试验研究和理论模型

周云龙 , 石惠娴 , 李泓源 , 宋景东 , 孙东红

工程热物理学报

关键词: 截面含气率 , 气-液两相流 , 螺旋管

螺旋管内汽水两相流摩擦阻力特性实验研究

毛宇飞 , 郭烈锦 , 甄飞强 , 郭萌 , 张文斌 , 白博峰

工程热物理学报

在宽广的实验参数范围内(压力p=8～21 MPa,质量流速G=1200～4000 kg·m-2·s-1 ,壁面热流密度q=0～1000 kw·-2)对立式螺旋管内汽水两相流摩擦阻力特性进行了实验研究.实验段由内径为10 mm的不锈钢管弯制而成,其螺旋直径为301 mm,节距为49 mm.通过研究,获得了压力、干度、质量流速及热流密度等参数对汽水两相摩擦阻力的影响规律;并在实验数据的基础上,采用Chisholm的B系数法,给出了一个适用于螺旋管高压高质量流速工况汽水两相摩擦阻力的计算关系式.

关键词: 螺旋管 , 汽水两相流 , 摩擦阻力

螺旋管内高压汽液两相强制对流沸腾传热试验

周云龙 , 洪文鹏 , 孙斌 , 张玲 , 陈听宽

工程热物理学报

螺旋管式蒸汽发生器或热交换器在核电站、直流锅炉和各种化工设备等领域中都有相当广泛的应用.在高压水回路上对螺旋管中汽液两相强制对流沸腾传热特性进行了试验研究,得到了立式上升流动螺旋管内过冷水紊流流动和过热蒸汽紊流流动时的放热系数.用修正L-M关系式整理了立式上升流动螺旋管内两相强制对流区放热系数,螺旋管在该区的放热系数大致范围为25～40 kW/(m2·℃).

关键词: 螺旋管 , 沸腾传热 , 汽-液两相流