动载作用下管内流动水沸腾传热实验研究

论文摘要

航空航天技术中能量输送和热量控制系统的迅速发展,对机载相变传热研究提出了迫切要求。本文针对动载作用下单相水和沸腾两相流流动和传热特性进行了实验研究。研究为实现动载作用设计了旋转平台,利用电加热方式得到沸腾两相流动状态,进而对测试段进行实验数据的采集。测试段是直径为20mm、长为400mm的有机玻璃圆管。通过改变旋转速度、入口温度、液体流量等参数,对静止和旋转两种状态下的单相水以及沸腾两相流进行对比试验,从而研究了动载对流体流动与传热的影响。对旋转状态下的管内两相流型进行可视化拍摄,得到了受动载作用的两相流型图。本文对实验数据进行了流阻、热平衡、传热途径和强度的分析与计算。结果表明:过载对两相流动(尤其是流阻)和传热方式产生强烈影响。过载方向与流动方向相反时,过载越大,管内压力越大、流阻越大、液相流量越小、空隙率越小、内壁温度越低、传热量越小。由此可见,动载阻碍了流体向前流动,并强化了管外散热、削弱了管内流体的换热能力。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 动载作用下管内沸腾换热的研究意义
• 1.2 动载作用下沸腾传热的复杂性
• 1.3 国内外研究现状
• 1.4 本文主要研究内容.
• 第二章 传热模型理论分析
• 2.1 两相流的基本模型.
• 2.1.1 二流体模型
• 2.1.2 混合模型
• 2.2 动载下的两相流模型
• 2.3 本章小结
• 第三章 动载下沸腾换热实验
• 3.1 实验装置
• 3.2 实验台调试及实验步骤
• 3.2.1 实验台调试
• 3.2.2 实验方法
• 3.3 实验数据测量及采集
• 3.3.1 实验数据测量
• 3.3.2 数据采集系统
• 3.4 数据处理及误差分析
• 3.4.1 数据处理
• 3.4.2 误差分析
• 3.5 本章小结
• 第四章 动载对两相流型的影响
• 4.1 静态下水平管内沸腾两相流型分布
• 4.2 动载对水平管内沸腾两相流流型的影响
• 4.3 本章小结
• 第五章 实验结果及分析
• 5.1 实验系统的可靠性及热平衡性
• 5.1.1 测量系统的可靠性验证
• 5.1.2 系统的热平衡性分析
• 5.2 动载作用下水平管内传热特性研究
• 5.2.1 动态下单相水传热特性
• 5.2.2 动态汽水两相传热特性
• 5.2.3 动载作用下单相水与两相流传热对比
• 5.3 同一截面内壁温度的变化特征
• 5.3.1 壁面周界温度随过载的变化
• 5.3.2 过载的滞后性.
• 5.4 本章小结
• 第六章 结论
• 6.1 结论
• 6.2 本文创新点
• 6.3 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 附录