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在較寬的實驗參數范圍內(系統壓力P=8～15 MPa,質量流速G=800～1800 kg·m~(-2)·s~(-1),壁面熱流密度q_w=200～950 kW·m~(-2))對一立式螺旋管內(管內徑為10 mm,螺旋直徑為300 mm,節距為50 mm)汽水兩相流動沸騰干涸特性進行了實驗研究。通過研究,獲得了干涸發生時螺旋管圈壁溫的分布特征以及壓力、質量流速和壁面熱流密度這三個參數對臨界干度的影響規律。同時在實驗數據的基礎上,提出了一個適用于計算螺旋管內高壓高含汽率工況下汽水兩相流臨界干度的經驗關系式。
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在管內徑9.0 mm、壁厚1.5 mm、螺旋管繞徑283.0 mm的立式螺旋管內,對CO2流動沸騰換熱特性進行實驗研究。分析熱流密度(q=1.4~48.0 kW/m2)、質量流速(G=54.0~400.0 kg/(m2·s))和運行壓力(pin=5.6~7.0 MPa)對內壁溫分布和換熱特性的影響規律。結果表明:螺旋管內壁溫周向分布不均勻,單相液體以及過熱蒸汽區離心力的作用使內側母線溫度最高、外側母線溫度最低,在兩相沸騰區蒸汽受到浮升力作用聚集在管上部而容易發生蒸干,因此上母線溫度最高,溫度最低值則由離心力和浮升力的相對大小共同決定。局部平均換熱系數隨熱流密度以及進口壓力的增加而顯著增加,但增大質量流速對換熱系數的影響不大,表明核態沸騰是CO2在螺旋管內流動沸騰的主要傳熱模式而強制對流效應較弱;發現了隨著熱流密度增加所引起的核態沸騰強度變化以及干涸和再潤濕使得換熱系數隨干度的變化可分成3個區域。并基于實驗獲得的2 124個數據點擬合兩相區沸騰換熱關聯式。
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