垂直圆管内超临界水的传热特性研究

摘要

作为第四代核能系统国际论坛(GIF)推荐的六种先进核能系统中唯一的水冷堆型,超临界水堆具有热效率高、系统简单、装置尺寸小和经济性好等突出优点。在与超临界水堆研发相关的大量基础研究中,超临界压力下流体传热特性与机理的相关研究尤其值得关切。
　　本文针对超临界水堆研发与工程设计的需求,为了解和掌握超临界压力水的流动与传热基本规律,在上海交通大学超临界多功能试验回路上开展了7.6mm和10mm圆管通道内超临界水的垂直向上流动传热特性试验研究,在较大的参数范围内改变运行工况获得了反映流动传热特性的数据。通过对试验数据的分析,对超临界水在垂直圆管内对流换热的机理以及主要的影响因素和规律进行了研究。对以往研究提出的超临界传热关联式进行了归纳,并通过将各个经验关联式的预测结果分别与试验数据进行对比,进行相关的误差与准确度分析。运用表征浮力作用和热加速效应对换热效果影响程度的无量纲参数对试验结果进行初步的分析,得到无量纲参数与超临界水传热数据的相关性。最后采用k-ωSST湍流模型对超临界水的传热进行了数值模拟,揭示了超临界水在垂直圆管内传热过程中发生两类传热恶化的机理。
　　本文获得的垂直圆管内超临界水的传热试验数据以及相关的分析工作,为今后拟合用于预测超临界水传热的经验关联式,以及超临界流体在棒束中流动的传热特性研究奠定了基础。

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第一章 绪论

1.1 研究背景与意义

1.2 超临界流体热力传输性质

1.3 研究现状

1.4 本文研究的主要内容

第二章 试验系统和试验方法

2.1 试验系统及流程

2.2 试验段结构及测点布置

2.3 试验参数的测量与采集

2.4 试验范围和试验工况

2.5 试验方法

2.6 数据处理方法

第三章 试验结果分析

3.1 传热特性概述

3.2 传热特性的影响因素及其规律

3.3 经验关联式比较评价

3.4 无量纲参数分析

3.5 本章小结

第四章 超临界水传热的数值分析

4.1 控制方程

4.2 湍流模型

4.3 计算工况

4.4 计算结果分析

4.5 本章小结

第五章 结论

参考文献

致谢

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