热流密度对汽水两相流压力波动特性的影响.PDF

第 卷 第 期 !! + 核 动 力 工 程 M./= !!= ;.= + ! + 年 ! 月 ;FG/HI2 A.JH2 KL1LHH2L1 NHO = ! + 文章编号： — ( * — — !% )!’ ! + + + ’ 热流密度对汽水两相流压力波动特性的影响 白博峰，郭烈锦，陈学俊 （西安交通大学动力工程多相流国家重点实验室，陕西 西安 , +$) ） 摘要：实验研究了螺旋管内绝热和沸腾汽液两相流动时压力波动特性，分析了热流密度对压力波动的影 响规律。结果表明沸腾时波动的均方根和分形参数( * 分维数、关联维数和-./0.1.2.3 熵 与绝热两相流明显 不同，加热热流密度的大小影响各特征参数的大小及其随干度的变化规律。未考虑热流密度影响的流型图或 流型转变准则只能在小热流密度时使用。 关键词：汽水两相流；热流密度；螺旋管；压力波动；分形理论 中图分类号：4-+!5 文献标识码：6 ! 引 言 这对了解和分析沸腾两相流流型转变的规律十 由于螺旋管的几何结构特性导致流体出现 分有益，同时也为流动监测和控制提供理论支 二次流现象，即汽液两相流混合物沿管道做周 持7 5 ，$ 8 。 向旋转运动，这导致螺旋管内两相流型与垂直 管内的流型有差异7 +8 。沸腾现象普遍存在于螺旋 实验系统和方法 管蒸汽发生器等换热设备的运行过程中，与绝 实验系统如图 所示。实验工质为去离子 + 热两相流动相比，在加热表面的边界层内有大 水。系统运行所需的压力由安装于屏蔽泵后的 量的汽泡产生，在汽泡的生成、长大或湮灭、 稳压器和与之相连的高压氮气瓶提供。螺旋管 脱离以及液相补充等过程中，对近壁区流场的 实验段由 ! +% 9 ! 的+:2 +;)4 不锈钢管弯制 扰动更加强烈；流动是不断发展、非均匀、非 而成，总长!= %$0 ，其中加热长度为 += )0 。 平衡的，流型的高度依赖于上游流动的历 螺旋直径为 +00 ，节距为$00 ，其结构如图 史；流型同热流密度密切相关，壁面热流密度 ! 所示。在距离螺旋管出口+= +!% 圈的位置上布 不同，汽泡的数量、生长速度等都不同，这些 置了两个相距为5500 的:#? 型应变式压力传 因素都强烈影响着流型及其转变。目前各种流 感器，用来测量壁面静压力的变化。为了减小 型预测式在推广到沸腾两相流动时都有很大的 压力波的衰减，引压管尽量短，均为 +%00 。 局限性，甚至建立沸腾流动的流型转变标准都 在 和 又安装了一个 型压差变送 !+ !! @A++% + 难以实现7 ! 8 。此外，螺旋管内沸腾两相流型的 器，以测量 、 之间的压差。本实验设有两 !+ !! 可视化识别十分困难，因此有必要探索汽水沸 个加热段，蛇型管预热段和卧式螺旋管加热