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摇摆运动下矩形窄通道内流动沸腾阻力特性研究

作　者: 刘传成
导　师: 阎昌琪
学　校: 哈尔滨工程大学
专　业: 核能科学与工程
关键词: 摇摆运动 矩形窄通道 流动沸腾 阻力特性
分类号: TK124
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 6次
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内容摘要


微电子系统及紧凑式换热器的出现促进了强化换热技术的发展，窄通道因其高效的换热能力，应用越来越广泛；窄通道内的流动沸腾传热也引起人们更多的关注。但窄通道内两相流动特性与常规通道相比，存在较大差异，当引入海洋条件的影响时，其内部流动特性会发生更多的变化。因此，本文以去离子水为工质，对竖直与摇摆运动下矩形窄通道内流动沸腾阻力特性进行了实验研究和理论分析。实验回路安装在一个可以围绕中轴作摇摆运动的平台上，实验分别在可视化实验段和不可视实验段上进行。通过可视化实验，研究了有效空泡份额产生起始点的产生规律，并发现Sun Qi模型能较准确的预测其位置，平均相对误差仅为8.2%。摇摆对有效空泡份额产生起始点的位置变化影响很小，可以忽略。通过不可视实验段进行流动沸腾阻力实验，对竖直状态下实验数据分析发现，质量含气率、质量流速、系统压力等因素对流动沸腾摩擦压降大小有明显影响。利用实验数据对已有两相摩擦压降的计算方法进行了评价，发现Chisholm C与Lee-Lee模型能够较好的预测实验结果，误差分别为34.8%、38.3%。其余模型的预测误差比较大，基于常规通道的Martinelli-Nelson、Chisholm B关系式已不能用于窄通道内两相摩擦压降的计算。在饱和流动沸腾区，基于Lockhart-Martinelli方法，通过对两相摩擦压降折算系数的修正，给出了一个新的计算关系式，能较好的预测实验结果，平均相对误差为24.7%。摇摆运动对矩形窄通道内流动沸腾摩擦压降时均值没有影响。当实验段出口质量含气率大于临界值时，摇摆引起回路空间位置的改变会造成瞬时压降周期性波动，波动周期与摇摆周期一致，波动幅度受质量含气率、质量流速、系统压力、摇摆周期和幅度等因素的影响，并由此给出了摇摆运动下流动不稳定边界及其影响因素，发现增大系统压力，减小流量、摇摆幅度和周期有助于系统的稳定。在充分考虑各因素影响流动沸腾压降波动的条件下，本文给出了指定参数范围内瞬时流动沸腾压降的计算关系式，其计算值与实验值符合较好。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-10
第1章 绪论  10-21
  1.1 研究背景与意义  10
  1.2 国内外研究进展  10-20
    1.2.1 摇摆工况的研究现状  10-12
    1.2.2 窄通道内两相压降研究现状  12-20
  1.3 本论文主要研究内容  20-21
第2章 实验装置和实验方法  21-31
  2.1 实验装置  21-26
    2.1.1 摇摆台  21-22
    2.1.2 实验回路及实验设备  22-24
    2.1.3 实验段  24-25
    2.1.4 辅助系统  25-26
  2.2 实验参数测量  26
  2.3 实验不确定度分析  26-28
  2.4 实验参数范围及具体步骤  28-30
    2.4.1 实验参数  28
    2.4.2 实验内容  28-29
    2.4.3 实验步骤  29-30
  2.5 本章小结  30-31
第3章 数据处理方法与过程  31-43
  3.1 实验数据处理  31-42
    3.1.1 特征尺寸选取  31
    3.1.2 矩形通道内单相摩擦阻力系数计算  31-32
    3.1.3 有效空泡份额产生起始点的确定  32-36
    3.1.4 摩擦压降分离  36-37
    3.1.5 空泡份额计算  37-38
    3.1.6 摇摆产生附加压降的计算  38-42
  3.2 本章小结  42-43
第4章 竖直状态下流动沸腾阻力特性分析  43-54
  4.1 单相验证实验  43-44
  4.2 散热计算  44-45
  4.3 竖直工况实验现象  45-46
  4.4 实验段中各部分压降随出口含气率的变化规律  46-48
  4.5 影响流动沸腾摩擦压降因素分析  48-49
  4.6 计算模型评价  49-51
  4.7 新模型建立  51-53
  4.8 本章小结  53-54
第5章 摇摆运动下流动沸腾阻力特性分析  54-72
  5.1 摇摆实验现象  54-55
  5.2 摇摆与竖直状态下实验现象对比  55-57
  5.3 摇摆对两相时均摩擦压降的影响  57
  5.4 摇摆运动对瞬时两相摩擦压降的影响  57-63
  5.5 摇摆运动影响瞬时两相摩擦压降特性的机理分析  63-66
    5.5.1 摇摆运动下单相瞬时压降特性分析  63-64
    5.5.2 摇摆影响瞬时压降波动的机理分析  64-66
  5.6 摇摆运动下流动不稳定边界的确定及影响因素分析  66-68
    5.6.1 系统压力的影响  66-67
    5.6.2 质量流速的影响  67
    5.6.3 摇摆参数的影响  67-68
  5.7 摇摆运动下瞬时流动沸腾摩擦压降关系式建立  68-71
  5.8 本章小结  71-72
结论  72-74
参考文献  74-79
攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果  79-80
致谢  80

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中图分类: > 工业技术 > 能源与动力工程 > 热力工程、热机 > 热力工程理论 > 传热学
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