摇摆对竖直管过冷沸腾气泡脱离点影响的研究

摘要

气泡脱离点的确定，对换热设备的传热计算和流体的流动阻力计算都是非常重要的。过冷沸腾气泡脱离点直接关系到下游的流动传热特性，是一个关键环节。本文取摇摆为海洋影响条件，研究摇摆对竖直管自然循环过冷沸腾气泡脱离点的影响。实验以水为工质，采用可视化的方法观察在不同工况下实验现象，通过改变系统压力，入口过冷度，加热功率，摇摆的周期等条件观察摇摆对气泡脱离点的影响，并分析现象产生的原因。 摇摆时由于附加惯性力导致管内流体流量的波动，流量的波动影响水与加热壁面的换热，气泡脱离点位置沿加热壁面上下移动，且存在稳定的气泡脱离最高点和最低点；相应的不摇摆工况下的气泡脱离点位置分布在摇摆工况下气泡脱离最高点和最低点之间，气泡脱离点波动的周期跟摇摆周期相同。摇摆周期变大时，流量波动的振幅变小，气泡脱离点波动的振幅也减小，根据摇摆条件下回路流体的受力分析，建立摇摆条件下流量随摇摆角度变化的物理模型，计算出流量随时间变化的关系，通过观察到的摇摆与气泡脱离点的关系，把流量波动与气泡脱离点联系起来。我们得出结论：摇摆引起了流量波动，流量的波动导致气泡脱离点的位置变化。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1课题背景

1.2气泡脱离点和沸腾起始点

1.3气泡脱离点的模型和发展

1.3.1经验关系式模型

1.3.2现象模型

1.3.3气泡脱离大小模型

1.4研究现状

1.5过冷沸腾气泡脱离点的观测

1.6本论文研究意义和内容

第2章实验装置和方案

2.1实验回路

2.1.1热工回路及流程

2.1.2稳压器

2.1.3预热器

2.1.4实验段

2.1.5冷凝器

2.1.6上升段与下降段

2.1.7循环泵

2.2辅助系统

2.2.1二次侧冷却水系统

2.2.2摇摆装置

2.2.3压力调节系统

2.3实验方法和参数范围

2.3.1实验参数

2.3.2实验方案

2.3.3实验步骤

2.3.4实验遇到的问题及解决办法

2.4实验参数测量

2.5气泡脱离点位置的判定

2.6本章小结

第3章实验数据处理及分析

3.1单相自然循环流动

3.2气液两相流动

3.2.1加热功率的影响

3.2.2压力对气泡脱离点的影响

3.2.3入口温度的影响

3.2.4脱离点模型的计算

3.3两相不稳定流动

3.4摇摆工况下的实验现象

3.5摇摆对气泡脱离点的影响

3.6本章小结

第4章摇摆对气泡脱离点影响的理论分析

4.1物理模型和基本假设

4.1.1回路划分

4.1.2基本假设

4.1.3基本方程

4.2温度划分

4.3驱动压头计算

4.3.1对于加热段热中心简化证明

4.4阻力计算

4.4.1沿程摩擦阻力计算

4.4.2局部阻力计算

4.4附加压降

4.5计算方法

4.6程序编制

4.7计算结果

4.8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