过冷沸腾

摘要： 为探究影响核反应堆运行安全的非能动余热排出热交换器(PRHR HX)管外过冷沸腾传热特性,搭建单根C型管装置,结合可视化技术开展实验研究。结果表明:随着成核数量的增加及汽泡尺寸的增大,水平及竖直观测点对应水温分别由95.1和84.7°C上升至饱和温度,传热系数分别在7930.9~14545.9 W·m^(-2)·°C^(-1);及2876.9~8742.2 W·m^(-2)·°C^(-1);持续增大,过冷度分别由4.9及15.3°C减小至接近0°C,壁温及过热度的变化均在2.0°C内。热流密度实验值与q~Δθ^(n)_(sat);模型和叠加模型对应经验公式预测值偏差较大,基于削弱系数模型分别对水平及竖直段拟合了过冷沸腾经验公式,平均偏差为1.9%和6.4%。此外,对水平段拟合了饱和沸腾经验公式,偏差在±5%以内。

摘要： 基于已知的2087组水的过冷流动沸腾传热实验数据,通过努塞尔数(Nu)和格拉晓夫数(Gr)的关系探讨了不同流动方向和加热方式下浮升力对过冷流动沸腾传热性能的影响。对上壁面单边加热水平矩形管内过冷流动沸腾传热进行了实验研究。实验结果表明,向上的浮升力阻碍了气泡向流体中的扩散,使得传热恶化。在增加流速、增大压力和减小过冷度的条件下,Nu均随Gr增加,使过冷流动沸腾传热得到强化。

摘要： 利用Fluent软件中欧拉多相流模型下的Rensselaer Polytechnic Institute(RPI)沸腾模型对内置单元组合转子换热管和光管在过冷沸腾工况下的传热过程进行数值模拟,得到换热管内汽相分布、速度场、努赛尔数以及进出口压降等参数,并通过综合评价因子(PEC)对内置转子换热管的综合传热性能进行评价。结果表明:加装了组合转子后,管内流体由单一的轴向运动变为复杂的螺旋运动;在入口流速0.1~0.5 m/s的模拟范围内,随着入口流速的减小,内置螺旋三叶片转子换热管的汽相体积分数比光管提高2.7%~25.8%,努塞尔数提高了约8.1%~10.79%;在不同入口流速下螺旋三叶片转子和低流阻转子的PEC值均大于1,内置低流阻转子换热管的汽相体积分数比光管提高1.13%~13%,努塞尔数提高约3.6%~8%。螺旋三叶片转子和低流阻转子均具有强化传热效果,且螺旋三叶片转子的强化传热效果要优于低流阻转子。

摘要： 压水堆(Pressurized Water Reactor,PWR)一回路金属材料的腐蚀产物随着冷却剂流经堆芯,在燃料包壳表面沉积后形成污垢(Chalk Rivers Unidentified Deposits,CRUD)。硼酸作为控制反应性的添加剂,可能在过冷沸腾(Subcooled Nucleate Boiling,SNB)区域的污垢内析出,造成燃料组件轴向局部区域功率发生变化,增大反应堆发生垢致轴向功率偏移(Crud Induced Power Shift,CIPS)的风险。目前广泛采用硼析出量作为CIPS风险的判断依据,此方法可初步估计CIPS风险等级,但无法精确计算出燃料组件轴向功率偏移(Axial Offset,AO)程度。本文基于CRUD沉积和硼析出过程中的热工-化学机理,开发了模拟硼析出的分析模型,并结合物理计算程序对某压水堆的AO进行了计算。研究结果表明,热工-化学-物理耦合的分析方法能够识别出CIPS风险最大的燃料组件,并提供CRUD对该组件AO影响的量化计算结果,提升了预测压水堆CIPS风险的准确性。

摘要： 对比欧拉两相流沸腾传热模型和单相流强制传热模型在某高强化型柴油机低速高热运行工况下缸盖水腔的模拟数值,以试验数值作为参考标准,拟了解城市拥堵环境下高强化柴油机冷却水腔高温区传热情况。结果表明:热机怠速、启停10分钟内,单相模型高估了高热负荷区域的温度,欧拉模型计算值误差较小在3%以内,缸盖水腔高温鼻梁区域存在过冷沸腾;随着怠速、启停时间急剧增加,过冷度增大抑制过冷沸腾发生;热机1600r/min内循环加速-减速工况中,缸盖高温区强制对流传热占据主导位置。

摘要： 为建立压水堆燃料元件表面腐蚀产物沉积定量预测方法,对燃料元件性能分析提供评价标准.本文以压水堆燃料元件为研究对象,针对传质和沸腾过程对腐蚀产物沉积的影响建立了模型.在对典型1000 MW压水堆一回路进行节点划分的同时,全面考虑了腐蚀产物在不同形态之间的转化.通过Matlab对模型所建立的方程组进行求解,得到腐蚀产物沉积总量、沉积分布和沉积组成.研究结果表明:预测结果与Callaway核电站中实际的观测值和美国电力研究协会(EPRI)开发模型的计算结果处在相同的数量级并且趋势一致.因此,本文建立的模型可以用于压水堆燃料元件表面腐蚀产物沉积的定量预测.

摘要： 矩形通道作为一种紧凑型换热流道结构,在热工水力性能上具有较大优越性,因此该流道结构可用于核反应堆堆芯。目前,对于矩形通道流动换热研究,仍以双面对称均匀加热工况为主,而单面非对称加热由于较难开展实验,相关流动换热研究则较少。因此,本文基于数值分析,采用相关实验数据进行校核验证,分析了单双面加热形式下矩形通道中的温度、速度和汽液相分布,对比了单双面加热形式壁面温度和空泡份额分布的影响,为新型紧凑型反应堆流道结构设计提供了重要参考依据。

摘要： 矩形通道作为一种紧凑型换热流道结构,在热工水力性能上具有较大优越性,因此该流道结构可用于核反应堆堆芯.目前,对于矩形通道流动换热研究,仍以双面对称均匀加热工况为主,而单面非对称加热由于较难开展实验,相关流动换热研究则较少.因此,本文基于数值分析,采用相关实验数据进行校核验证,分析了单双面加热形式下矩形通道中的温度、速度和汽液相分布,对比了单双面加热形式壁面温度和空泡份额分布的影响,为新型紧凑型反应堆流道结构设计提供了重要参考依据.

摘要： 利用AVL-FIRE对483Z型柴油机水套冷却情况进行流体力学仿真分析,发现水套流场分析发现冷却水流量分配不均匀缸体存在流动死区,缸盖温度梯度大,部分水套腔体存在过冷沸腾.现设计一种混合式冷水水套,仿真结果表明:改进后缸体水套内的流动死区基本消除,半切向进水使得其中缸垫分水孔内液体流速增加,新增的分水孔及其部分尺寸的变化增加了液体绕行缸体流动能力,缸盖水套内过冷沸腾程度增加,水套的整体冷却能力显著增强.

摘要： 试验采用模拟城市拥堵工况即选取了怠速、启停、加速-减速工况,分别对4105ZL柴油机热机状况下的机体燃烧室缸盖及冷却水套布置的测温点进行测温。结果表明:小循环模式下,鼻梁区高温位置更易出现过冷沸腾传热,热机怠速时间越长冷却效果越差,适当减少冷却液流量可利用过冷沸腾增强换热;频繁启停发动机过冷沸腾受抑制,不利于发动机散热;增加大循环冷却液流量提高热机状态下循环加速-减速缸体散热程度。

摘要： 实验采用双探头光学探针对倾斜条件下圆管内过冷沸腾局部空泡分布进行测量,获得了倾斜圆管流道截面不同方向弦长上局部空泡份额,实验结果表明:在倾斜条件下,流道横截面β=90°和β=45°方向相分布发生明显偏移,局部空泡份额峰值出现在流道顶部.基于实验数据,对圆管内汽泡受力进行了分析,发现倾斜倾斜条件下,流道轴心区浮力径向分量较其余径向力大2～3个量级,浮力径向分量导致倾斜流道中局部空泡份额峰值出现在流道上壁面.

摘要： 作为提高燃料组件热工水力性能最重要的结构,定位格架影响着反应堆的经济性和安全性.刚凸作为格架的重要组成部件之一,对于燃料棒的支撑和格架内部的流动均至关重要.本文采用CFX软件,对三种不同刚凸结构的5×5格架在过冷沸腾工况下两相流动与换热情况展开分析研究.在简单几何通道中对比计算得到的平均空泡份额与实验数据的结果,对采用两相CFD模型进行验证.将验证过后的模型运用到之后的棒束两相分析中,在合理的CFD两相模型与充分发展的计算域选取的基础上,从压降、速度和空泡份额分布三个角度,初步定性地评价了刚凸结构对格架热工水力性能的影响.

摘要： 通道内截面汽泡平均直径是计算两相流相间界面传递方程以及计算汽液相界面浓度的重要参数.通过综合考虑过冷沸腾工况下汽泡动力学、两相热力学以及汽泡聚合效应对通道内汽泡尺寸的影响,提出过冷沸腾通道内截面汽泡平均直径预测模型.将该模型与实验数据进行比较,预测值与实验值偏差±12.5％.

摘要： 本文以去离子水为实验工质,在窄缝宽度δ=1mm,2mm,3mm,4mm,质量流速G=143kg/m2s,入口过冷度△Tsub=17°C,热流密度q=2～16W/cm2的参数范围内,对常压下竖直窄缝通道内向上流动过冷沸腾的换热规律进行实验研究,对不同宽度窄缝通道内的同一区域过冷沸腾气泡演变过程进行了可视化实验分析,发现窄缝宽度因素对过冷流动沸腾的流动换热和壁面核化特性影响明显,其中包括沸腾起始点ONB,换热系数h,汽化核心密度Na,气泡脱离直径Dd,气泡脱离频率f等.

摘要： 基于ANSYS CFX程序中的RPI模型对两流体模型修正,计算了三角形排列的传热管束的过冷沸腾,得到了传热管束流体区域的空泡份额、液相和汽相速度以及流体的温度沿轴向分布.计算结果对传热管的安全性有重要的指导意义和对于三角形换热器的水力设计有积极的借鉴意义.

摘要： 现在低压过冷流动沸腾因高效换热率而受到越来越多的设计人员关注,提前开展两相流数值模拟工作是过冷沸腾冷却技术应用必要前提.本文以商业软件CFX欧拉双流体模型为基础,通过CCL语句添加用户自定义程序实现对低压下过冷流动沸腾的数值模拟.计算以Lee等人的实验数据为基础,采用考虑汽泡聚合与破碎效应的MUSIG模型描述液相中汽泡尺寸大小不一问题;并以Unal入口条件下气泡脱离直径作为Tolubinskiy气泡脱离直径经验式的参考直径,对原始经验式进行修正;将计算结果与实验进行比较,验证模型在低压工况范围内的适用性.

摘要： 利用水平矩形通道作为流动通道,模拟发动机鼻梁区通道处对流换热及沸腾换热的传热特性试验.设计搭建沸腾换热试验台,设计考虑试验段入口介质的温度、压力、流速.整个试验台是一个闭式循环系统,主要由试验段、介质循环回路系统、温度控制系统、压力控制系统以及数据采集系统等部分组成.流动沸腾传热试验结果显示:沸腾的出现与否与通道内冷却介质的流动状况息息相关,具体表现为冷却液温度越高,压力越低,沸腾消失所需要的流速越高;增大冷却液流速对充分发展沸腾下的传热特性影响很小,但增大冷却液温度和减小冷却液压力可以有效强化沸腾传热强度;增大冷却液压力对对流换热几乎没有影响,但提高冷却液流速和温度可以有效强化壁面对流换热.有效控制冷却液的压力、温度和流速既可以强化换热强度,又可以抑制沸腾的过度发展.

摘要： 过冷沸腾是液氮、液氧等低温流体在输送过程中一类易发的物理现象.空泡份额分布反映了过冷沸腾的剧烈程度.本文通过对竖直环形管道内过冷沸腾过程进行了模拟,对加热方式、总加热量、热流密度和入口质量流量对通道内过冷流动沸腾剧烈程度的影响进行了变工况分析.结果表明,加热方式和热流密度和模型尺寸的影响都可以归结为加热总量的影响,总加热量越大则管道内平均空泡份额越大,管道内过冷沸腾程度也越大.本文研究成果可以为工程中管内过冷沸腾提供理论指导意义.

摘要： 关于过冷流动沸腾传热关系式对于水的适应性,涉及的关系式较小或者实验数据较少,使用者很难选择合适的关系式.本文从9篇论文中收集了931组水的过冷沸腾传热实验数据,用此对16个过冷流动沸腾传热关系式进行了评价,对过冷度和过余温度等影响因素进行了分析,识别出了预测效果较好的公式,可作为工程设计选用合理计算方法的依据.

摘要： 随着节能减排法规日益严格,发动机缸内爆发压力越来越高,进而对发动机缸盖设计提出更高的要求.研究表明,利用沸腾换热可以极大提高缸盖高温区的换热效率.由于沸腾换热存在相变,气泡行为是影响沸腾换热的关键因素.本文搭建大通道沸腾换热试验台,用高速相机拍摄气泡从生产至消亡整个过程,并就单一热流密度下气泡行为进行分析.结果表明,相同工况下,气泡行为是规律性与随机性的统一.试验参数主要影响其规律性,而瞬时变化流场与温度场是造成其随机性的关键因素.

摘要： 本发明提供了基于径向基神经网络的过冷流动沸腾换热质量传递松弛因子预测方法，包括通过CFD软件，试凑不同工况下的质量传递松弛因子；采集不同工况下的流动参数和质量传递松弛因子；确定RBF神经网络的输入和输出变量；RBF神经网络的训练和测试；利用所训练的RBF神经网络预测不同工况下的质量传递松弛因子，实现过冷流动沸腾换热质量传递松弛因子的预测。本发明考虑了不同流动参数对质量传递松弛因子的影响，试凑每个工况下最佳的质量传递松弛因子，基于流动参数和质量传递松弛因子建立RBF神经网络预测模型。通过在RBF神经网络预测模型中直接输入不同工况下的流动参数，能够快速、准确地预测冷却通道过冷流动沸腾换热的质量传递松弛因子。

摘要： 本发明公开了一种利用过冷热量实现溶液低压沸腾再生的热源塔热泵装置，包括制冷剂回路、溶液回路、真空维持回路、空气回路、再生溶液加热回路和冷热水回路。本发明充分利用了在真空下溶液沸点降低的特性进行溶液再生，在不影响热泵系统制热运行的前提下，采用系统液体制冷剂过冷放出的热量作为溶液再生热量，彻底解决了热源塔热泵系统的溶液再生问题，提高了热源塔热泵系统在冬季制热运行的可靠性，并实现了系统的综合高效。

摘要： 一种用于冰蓄冷空调过冷水动态制冰系统的高过冷度过冷却器，包括金属内管和外管。内管套装在外管之中，外管与内管两封闭端设有冷媒进口和冷媒出口。内管两端为进水口和出水口。其结构特点是，内管的内壁表面覆盖一层具有较低最低不结冰温度的介质层，介质层使用聚四氟乙烯、酚醛树脂和其它高分子材料。同现有技术相比，使用本发明，水在过冷却器出口可以达到较高的过冷度，提高整个制冰系统的制冰率及能量效率。

摘要： 本公开提供了“带过冷冷却剂沸腾的加速电动车辆充电”。一种充电系统包括充电电缆，所述充电电缆包含循环通过其中的冷却剂和浸没在所述冷却剂中并与所述冷却剂直接接触的导线。所述充电系统还包括控制器，所述控制器改变所述充电电缆内的所述冷却剂的压力以维持所述冷却剂的成核沸腾。

摘要： 本发明提供了基于径向基神经网络的过冷流动沸腾换热质量传递松弛因子预测方法，包括通过CFD软件，试凑不同工况下的质量传递松弛因子；采集不同工况下的流动参数和质量传递松弛因子；确定RBF神经网络的输入和输出变量；RBF神经网络的训练和测试；利用所训练的RBF神经网络预测不同工况下的质量传递松弛因子，实现过冷流动沸腾换热质量传递松弛因子的预测。本发明考虑了不同流动参数对质量传递松弛因子的影响，试凑每个工况下最佳的质量传递松弛因子，基于流动参数和质量传递松弛因子建立RBF神经网络预测模型。通过在RBF神经网络预测模型中直接输入不同工况下的流动参数，能够快速、准确地预测冷却通道过冷流动沸腾换热的质量传递松弛因子。

摘要： 本发明公开了一种利用过冷热量实现溶液低压沸腾再生的热源塔热泵装置，包括制冷剂回路、溶液回路、真空维持回路、空气回路、再生溶液加热回路和冷热水回路。本发明充分利用了在真空下溶液沸点降低的特性进行溶液再生，在不影响热泵系统制热运行的前提下，采用系统液体制冷剂过冷放出的热量作为溶液再生热量，彻底解决了热源塔热泵系统的溶液再生问题，提高了热源塔热泵系统在冬季制热运行的可靠性，并实现了系统的综合高效。

摘要： 一种用于冰蓄冷空调过冷水动态制冰系统的高过冷度过冷却器,包括金属内管和外管。内管套装在外管之中,外管与内管两封闭端设有冷媒进口和冷媒出口。内管两端为进水口和出水口。其结构特点是,内管的内壁表面覆盖一层具有较低最低不结冰温度的介质层,介质层使用聚四氟乙烯、酚醛树脂和其它高分子材料。同现有技术相比,使用本发明,水在过冷却器出口可以达到较高的过冷度,提高整个制冰系统的制冰率及能量效率。

摘要： 本发明属于反应堆热工水力及安全技术领域，具体涉及一种消除预热器产生的过冷沸腾汽泡的实验系统。其中汽泡消除罐设置在预热器的下游和实验装置的上游之间，在汽泡消除罐侧面中间偏上的部位开孔与入口管连接，在汽泡消除罐侧面中间偏下的部位开孔与出口管连接，入口管与预热器连接，出口管与实验装置连接；在汽泡消除罐的顶部设置有冷凝器，冷凝水入口参数控制系统、冷凝水出口控制系统分别与冷凝器连接；在汽泡消除罐的顶部设置有排汽系统；在汽泡消除罐的顶部设置有温度测量系统和压力测量系统，在出口管的下游设置有流量计A。该系统可以高效消除预热器产生的过冷沸腾汽泡，避免热工水力实验中预热器产生的汽泡进入实验装置内。

摘要： 本发明涉及一种过冷沸腾净蒸汽产生点的判断方法，属于核电、动力工程技术领域。本发明包括步骤：在管道轴向(流动方向)和径向(管壁‑中心)上进行体积划分，建立有限体积分析模型；输入流动沸腾过程中的参数；确定计算数学模型的关键设置；获得边界空泡份额的沿程分布；本发明能够客观、准确的判断不同几何形状通道的过冷沸腾净蒸汽产生点，进一步得到通道内更准确的平均截面含气率，实现对流动换热特性的准确预测。本发明方法避免了现有判断方法存在主观性的缺陷，不依赖于通道形状、操作条件，应用范围广泛，使用本方法得到的过冷沸腾净蒸汽产生点计算的平均截面含气率准确度高，适用于核反应堆等换热设计及应用。

摘要： 本发明属于反应堆热工水力及安全技术领域，具体涉及一种消除预热器产生的过冷沸腾汽泡的实验系统。其中汽泡消除罐设置在预热器的下游和实验装置的上游之间，在汽泡消除罐侧面中间偏上的部位开孔与入口管连接，在汽泡消除罐侧面中间偏下的部位开孔与出口管连接，入口管与预热器连接，出口管与实验装置连接；在汽泡消除罐的顶部设置有冷凝器，冷凝水入口参数控制系统、冷凝水出口控制系统分别与冷凝器连接；在汽泡消除罐的顶部设置有排汽系统；在汽泡消除罐的顶部设置有温度测量系统和压力测量系统，在出口管的下游设置有流量计A。该系统可以高效消除预热器产生的过冷沸腾汽泡，避免热工水力实验中预热器产生的汽泡进入实验装置内。