非能动余热排出换热器强化换热实验研究

论文摘要

非能动余热排出换热器是非能动余热排出系统的一个主要能量输出设备,具有良好传热能力的换热器的应用,不仅可以提高反应堆的安全性,也可以增加核设施的整体经济性。本文针对非能动余热排出换热器的换热工况,以水为冷却工质,对五种强化传热管型在池沸腾工况下的传热特性进行实验研究,并对B30换热管的内部冷凝传热特性也做了初步的研究,最后对换热管冷却水源缺失时的传热特性做了模拟实验研究。研究内容如下:1.对普通扩展表面管(整体针翅管、多孔管)和光管的换热进行实验研究,通过对实验范围内的数据进行分析计算,给出了三种竖直管段沸腾传热特性的经验计算公式。2.对两种具有复合强化性能的管型进行传热特性研究。第一种是自行改进设计的绕丝针翅管。实验结果表明,绕丝针翅管的管外传热系数是光管的1.6～2倍;当管内蒸汽压力相同时,绕丝针翅管管外壁温比光管的低2～5℃。第二种复合强化管为池沸腾针翅环隙管,实验表明针翅环隙管的管外传热系数是光管的1.2～1.8倍,这种管型在低热流密度区强化效果很好,但在高热流密度区强化效果不太明显。3.对B30换热管的管内冷凝传热特性进行了实验研究。研究发现换热管在投入使用的初始阶段,内部冷凝换热以珠状凝结为主,传热能力强,但随着使用时间以及搁置时间的延长,冷凝换热的形式也由珠状凝结换热转化为膜状凝结换热,传热能力急剧下降,直至达到稳定的膜态凝结,最后对凝结换热形式转变的原因进行了分析。4.模拟了当发生换料水箱缺水事故换热管不完全浸没时的换热状况。实验研究表明,全长度传热能力相当时,三种强化管的水位允许下降高度分别为:整体针翅管20%,绕丝针翅管39%,多孔管39%。换热管发生不完全浸没时,传热能力与沸腾水位并不呈线性关系,通过对竖直管管外换热形式的分析,得出了不完全浸没工况下换热器剩余传热能力的计算公式。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 概述
• 1.2 非能动余热排出系统的发展现状
• 1.2.1 美国AP600/1000先进反应堆非能动余热排出系统
• 1.2.2 日本先进反应堆（JPSR）非能动余热排出系统
• 1.2.3 韩国先进反应堆非能动余热排出系统
• 1.3 非能动换热器研究现状
• 1.4 课题研究背景和内容
• 第2章 实验装置和实验方法
• 2.1 实验装置
• 2.2 实验辅助装置
• 2.2.1 加热装置
• 2.2.2 测量装置
• 2.2.3 数据采集装置
• 2.3 实验过程及工况控制
• 2.3.1 实验过程
• 2.3.2 实验工况控制
• 2.4 本章小结
• 第3章 扩展表面管饱和沸腾换热研究
• 3.1 扩展表面管换热机理分析
• 3.1.1 针翅管换热机理
• 3.1.2 多孔管换热机理
• 3.2 饱和沸腾换热实验
• 3.2.1 换热管沸腾换热实验
• 3.2.2 针翅管沸腾换热模型
• 3.2.3 实验关联式
• 3.3 本章小结
• 第4章 两种复合强化传热管换热研究
• 4.1 绕丝针翅管换热研究
• 4.1.1 实验结果
• 4.1.2 结果分析
• 4.2 针翅环隙管换热研究
• 4.2.1 环隙管实验
• 4.2.2 针翅环隙管实验
• 4.3 B30管内冷凝传热特性
• 4.4 本章小结
• 第5章 不完全浸没沸腾换热研究
• 5.1 不完全浸没换热
• 5.1.1 不完全浸没换热实验
• 5.1.2 液膜蒸发换热实验
• 5.1.3 结果分析
• 5.2 不完全浸没时的分析计算
• 5.3 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
• 致谢
• 附录