高温差高过热度条件下螺旋管内沸腾两相流流动与传热特性研究
批准号:
U20B2036
项目类别:
联合基金项目
资助金额:
249.0 万元
负责人:
李会雄
依托单位:
学科分类:
多相流热物理学
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
李会雄
中文摘要
螺旋管式直流蒸汽发生器是新型核反应堆中能量传递的核心设备。现有关于螺旋管内两相流流动、传热、流动不稳定性等的研究均聚焦于特殊管型和条件,研究结果比较分散,未形成统一、通用的结论。在具有高温差高过热度的特殊新型螺旋管蒸汽发生器中,沸腾两相流传热、压降及并联螺旋管间流量分配和流动不稳定性等均呈现出新特点,需深入研究。对此,本项目拟对不同几何结构螺旋管内沸腾两相流的流动与传热特性开展系统的实验研究;在此基础上,基于两相流动力学分析,建立螺旋管内两相流含气率、传热、阻力的高精度计算模型以及蒸发器并联螺旋管组内两相流的流量分配和流动不稳定性的预测模型,提出流动不稳定性的分布图谱和脉动界限预测关系式。进一步开展动态变负荷条件下并联螺旋管内沸腾两相流的动态流量分配及动态传热特性的实验研究,建立相应的计算模型,为新型螺旋管式直流蒸汽发生器的设计、调节与控制策略的制定、安全运行提供技术支持。
英文摘要
Helical tube steam generator is the core equipment for energy transfer in new nuclear reactors. All existing studies on the flow, heat transfer, and flow instabilities of the two-phase flow in the helical tube have focused on special tube types and conditions. The related research results are scattered, and no unified and universal conclusion has been formed. In the special new helical tube steam generator with high temperature difference and high superheat, the boiling two-phase flow heat transfer, pressure drop, flow distribution and flow instabilities between parallel helical tubes all present new characteristics, which requires in-depth studied. In this regard, the experimental studies on the two-phase flow and heat transfer in the helical tube under different geometries are carried out. Based on two-phase flow dynamics analysis, high-precision calculation models for two-phase flow vapor content, resistance and heat transfer in the helical tube are established, as well as the calculation models suitable for predicting the dynamic two-phase flow distribution and flow instabilities between parallel helical tubes in the steam generator. The flow instability spectrum and the predicted correlations for stability boundaries of various oscillations in the helical tube are proposed. An experimental study on the flow distribution and heat transfer characteristics of the two-phase flow in the spiral tube under dynamic variable load conditions is conducted, and the corresponding models are established. The project can provide core technical support for the design, regulation and control strategy, and safe operation of the helical tube steam generator.
针对具有高温差、高过热度的特殊新型螺旋管蒸汽发生器中沸腾两相流的流动与传热问题,建立了螺旋管内高温高压水沸腾两相流的流动和传热特性研究平台、一二次侧工质耦合传热条件下管内流动沸腾的可视化实验平台以及螺旋管内水-空气两相流的流动特性可视化实验台;通过大量实验,对不同工况参数条件(压力、入口流量、热负荷、管径、管圈直径、螺旋倾角、螺旋管布置方位等)下螺旋管内工质的沸腾流动与传热特性开展了系统的实验研究,获得了管壁温、壁面传热系数、含汽率、摩擦压降、流型等的变化规律;基于实验数据、文献数据和两相流动力学分析,分析了螺旋管内工质沸腾流动的非均匀传热特性及流型转化的机理,绘制了螺旋管内工质沸腾流动两相流的流型图,建立了高温高压水在螺旋管内沸腾流动的流型转化边界预测模型、含汽率计算模型、传热计算关联式和摩擦阻力计算关联式。搭建了高温差、高过热度条件下并联螺旋管组内水的沸腾流动不稳定性实验平台;在不同工况参数(压力、入口流量、热负荷、均匀加热与非均匀加热、入口过冷度、出口过热度、螺旋管几何结构等)下,分别开展了并联2螺旋管、3螺旋管、5螺旋管内沸腾两相流的流动不稳定性实验研究;基于本项目建立的两相流摩擦阻力模型、传热模型、含汽率模型等,分别建立了螺旋管内沸腾两相流不稳定性的频域法计算模型和时域法计算模型,获得了关键参数对螺旋管蒸发器内流动不稳定性的影响规律,建立了沸腾流动不稳定性的界限热负荷计算关联式,获得了流动不稳定性谱图。还在比较广泛的参数范围内,对螺旋管蒸汽发生器并联螺旋管组的流量分配及动态传热特性开展了比较系统的实验研究和分析计算研究,探究了进口流量、壁面加热功率扰动对螺旋管内沸腾两相流流量分配、传热恶化等的影响规律。研究结果可为新型螺旋管式直流蒸汽发生器的设计、调节与控制及安全运行提供技术支持。
垂直向下管内变物性气液两相流流型分布及阻力特性研究
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批准号:51176153
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项目类别:面上项目
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资助金额:60.0万元
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批准年份:2011
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负责人:李会雄
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依托单位:
大比热区内超临界流体的交混特性及非均匀传热机理研究
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批准号:50876090
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项目类别:面上项目
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资助金额:32.0万元
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批准年份:2008
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负责人:李会雄
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依托单位:
用Level Set方法研究气液两相流界面迁移的微观特性
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批准号:50106011
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项目类别:青年科学基金项目
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资助金额:20.0万元
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批准年份:2001
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负责人:李会雄
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依托单位:
国内基金
海外基金