竖直矩形窄缝流道内强迫流动沸腾传热实验研究

摘要

常压下在竖直矩形窄缝流道内，以纯净水作为实验工质，进行了强迫流动沸腾的流型特征、启动时壁面温度变化特性和沸腾传热特性的实验研究。实验段中的窄缝宽度为2mm，采用单侧蒸汽加热，另一侧可视化，可以直接观察到流道内的流型变化和发生沸腾的整个过程。 实验中对矩形窄缝流道中强迫流动沸腾换热过程进行了拍摄，发现矩形窄缝流道中流型的转变与一般管内的流型转变存在差异，出现有别于普通圆管内两相流的特殊流型。 在启动实验中，壁面温度变化经历了三个阶段，对应于三种不同的换热方式。加热功率、体积流量和入口过冷度对壁温变化、净蒸汽产生点及饱和沸腾滞后现象均有影响。 由实验观察发现当实验条件一定时，净蒸汽产生点的位置处于一种动平衡状态。经验证发现，Levy 模型和 Saha 模型计算的净蒸汽产生点与实验结果相差甚远。在体积流量为60L/h情况下，用孙奇等人计算模型的计算值与实验值吻合较好，相对误差在±20％以内。 在饱和沸腾过程中，流动不稳定性、窄缝流道内汽液两相流动的对称性差等因素，对加热壁面和工质的温度波动有一定影响。体积流量仅在过冷沸腾区内对工质温度有显著影响。

目录

文摘

英文文摘

第1章绪论

1.1概述

1.2课题的意义

1.3窄空间流道沸腾换热研究现状

1.3.1换热机理的研究

1.3.2换热特性及关联式的研究

1.3.3对流动沸腾净蒸汽产生点的研究

1.3.4对流动不稳定性的研究

1.3.5对强化换热的研究

1.3.6有关工质温度和壁面温度的研究

1.4本文的主要研究内容

第2章实验装置和实验方法

2.1实验装置

2.2实验测量与记录

2.3实验过程与方法

2.3.1实验前准备工作

2.3.2竖直矩形窄缝流道启动特性实验

2.3.3竖直矩形窄缝流道沸腾传热实验

2.4本章小节

第3章可视化结果分析

3.1流型描述

3.1.1窄缝流道流型特点

3.1.2实验现象图片说明

3.2实验现象分析

3.3本章小结

第4章启动过程壁温变化特性

4.1启动过程中壁面温度变化特点

4.2壁面温度变化的影响因素

4.2.1加热功率的影响

4.2.2流量的影响

4.2.3入口过冷度的影响

4.3对沸腾滞后现象的分析

4.4本章小结

第5章流动沸腾传热特性的实验研究

5.1传热特征点的分析

5.1.1净蒸汽产生点的实验现象

5.1.2净蒸汽产生点的影响因素分析

5.1.3净蒸汽产生点判定的模型分析

5.2流动饱和沸腾传热特性的分析

5.2.1流动饱和沸腾实验现象及分析

5.2.2流动饱和沸腾影响因素分析

5.2.3饱和沸腾热流密度的分析

5.2.4理论分析

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