较大质量流速下水平管内流动沸腾压降特性的研究.pdfVIP

中国工程热物理学会 多相流 学术会议论文 编号：096122 较大质量流速下水平管内流动沸腾压降 特性的研究 陈德奇，任松，潘良明 （重庆大学动力工程学院，重庆 400044 ） （Tel ：023email: chendeqi@yahoo.cn ） 摘要：本文以水为工质，对内径6 mm，长1.3 m 水平布置的不锈钢管内的过冷和饱和沸腾流动压降特 性进行了研究。实验研究了流量、热流密度、入口过冷度(过冷流动沸腾时)等工况参数对流动沸腾压降 的影响，并在实验基础上修正了压降预测模型，预测结果实验值吻合的比较好；过冷流动时的预测压 降值与实验压降值的误差在±20% 内，饱和流动沸腾流动时预测压降值与实验压降值的误差在±25% 以 内。 关键词：流动沸腾，压降，模型 0 引言 在两相流研究中，压降是研究得最早、最广泛、且较为成熟的一个基本课题之一。 Tran[1]等人研究了 R-124a ，R-12 ，R-113 三种制冷剂在圆管和方管内的流动压降，并在 Zivi[2]的基础上提出了计算加速压降的分相流模型(separated flow model)；研究者还采用 了文献中的几个压降计算模型来预测其实验结果，发现存在较大的偏差。Ide[3]等人在10 个不同高宽比和倾斜角的矩形通道内开展了一系列的流动沸腾压降研究，发现传统的 Lockhart-Martinelli 关系式不能用于预测低流速和大倾斜角时的实验结果；研究者还提出 了与通道高宽比、倾斜角、雷诺数以及空隙率有关的压降计算模型。Wambsganss[4]等人 在矩形通道测量了空气- 水两相流的摩擦压降,通过对实验结果的分析，研究者对 Lockhart-Martinelli 关系式中的系数C 提出了新的计算方法，这样才能较好地预测此研究 者得到的实验结果。韩晓霞等[5]将R22 的两种新型替代工质R290 和R404A 在光管和 内螺纹管中的沸腾换热压降实验结果与Lockhart Martinelli 压降计算关联式预测结果 进行了比较,并依据工质 R290 和 R404A 在内螺纹管中的实验压降值对 Lockhart Martinelli 压降计算关联式进行了修正，发现 Lockhart Martinelli 关联式修正后对 R404A 在光管和内螺纹管的沸腾换热摩擦压降，均有良好的预测精度，平均偏差分别为 ±11.52 %和± 17.86 % 。 尽管文献中已对两相流动沸腾的压降进行了大量的实验和计算模型的研究，但这些 *基金项目：国家自然科学基金 、中国核动力研究设计院空泡物理和自然循环重点实验室 2008 年基金资助项目（9140C7101020802 ） 研究结果都是在一定的工况范围内得到的，因此仍有必要对两相流动沸腾压降进一步开 展研究。本文是在较大流量下对水平光管内过冷和饱和两相流动沸腾的压降进行实验研 究，并在实验的基础上提出了用于预测过冷和饱和流动沸腾压降的计算模型。 1 实验装置及参数测量 图 1 是为本文实验的热工实验台，以水为工质，在水平实验段 13 上进行，通过实 验台上的主泵来提供水的循环动力。 1-垂直实验段；2-预热器；3-文丘里管流量计；4-压力测点；5-温度测 点；6-涡轮流量计；7- 电加热稳压器；8-液位计；9-主泵；10-泵前水箱； 11-电接点压力表；12-安全阀；13-水平实验段；14-点焊热点偶；15- 板式换热器；16-混凝器；17-喷淋电磁阀；18-实验段数据采集与控制 模块；19-稳压器控制模块 图1 实验回路系统图 1.2 实