CMT排水過程中初始參數(shù)對流體溫度分布及冷凝特性影響研究.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、實驗研究了CMT排水過程中初始參數(shù)對流體溫度分布及汽液直接接觸冷凝特性的影響。實驗參數(shù)范圍為:PRZ初始壓力P=0.2~0.6MPa,CMT初始液溫T=20~80℃。實驗內(nèi)容包括CMT無遮流板不排水、CMT無遮流板排水和CMT加遮流板排水三個方面。 開展實驗研究前利用FLUENT軟件在不考慮蒸汽冷凝的條件下模擬分析了CMT內(nèi)汽液兩相及速度分布隨時間的變化,其目的是為實驗提供參考。計算結(jié)果表明,蒸汽進(jìn)入CMT水中將帶動水產(chǎn)生渦漩運(yùn)

2、動,引起換熱面的較大變化。實驗發(fā)現(xiàn),CMT內(nèi)溫度分布和凝結(jié)特性主要受PRZ初始壓力和CMT初始溫度的影響,而壓力響應(yīng)主要受CMT初始溫度影響。通過對CMT有、無遮流板的排水的實驗結(jié)果進(jìn)行比較,發(fā)現(xiàn)遮流板對系統(tǒng)的壓力響應(yīng)、溫度分布以及凝結(jié)換熱系數(shù)都有很大的影響。飽和蒸汽在CMT液面上的凝結(jié)分為三種模式,即蒸汽完全凝結(jié)模式、部分蒸汽快速凝結(jié)模式和蒸汽緩慢凝結(jié)模式。本文計算了蒸汽完全凝結(jié)模式和部分蒸汽快速凝結(jié)限制模式的平均冷凝換熱系數(shù)以及蒸汽

3、緩慢凝結(jié)模式的平均凝結(jié)換熱系數(shù),并在一定理論基礎(chǔ)上回歸了實驗關(guān)系式。 對實驗測得的CMT徑向和軸向溫度分布進(jìn)行了分析,發(fā)現(xiàn)在PRZ初始壓力相同時CMT無遮流板排水,其擾動時間隨CMT液體平均溫度的升高而減少,上下層液面溫差隨之變大;加遮流板后對凝結(jié)和溫度平衡時間起主要影響的因素有兩個,即遮流板以上液體的溫度與PRZ的初始壓力大小。CMT加遮流板排水時,流體溫度場主要受PRZ初始壓力影響,壓力越大,熱水層厚度增加。 對實驗

4、測得不同初始條件下的壓力響應(yīng)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,發(fā)現(xiàn)在CMT無遮流板排水實驗中,壓力平衡時間在PRZ初始壓力超過0.3MPa時變化不大,而受CMT液體平均溫度影響較大;遮流板減緩了蒸汽凝結(jié)的劇烈程度,大幅縮短了系統(tǒng)壓力平衡需要的時間。 通過對不同初始條件下的CMT排水量進(jìn)行了分析,發(fā)現(xiàn)CMT排水速度主要受CMT內(nèi)的壓力變化的影響:CMT無遮流板排水實驗中所有排水量隨時間的變化曲線都是單調(diào)遞增的,且都有一個較為明顯的拐點(diǎn),在拐點(diǎn)后,斜率

5、明顯增大,說明排水速度增加顯著;CMT加遮流板排水實驗中排水量曲線的拐點(diǎn)不明顯且出現(xiàn)時間較無遮流板排水實驗要早,說明排水速度增加得較早;CMT加遮流板排水實驗如果PRZ初始壓力較大,通過改變CMT的初始溫度,將會引起排水總量較大的變化;排水速度平衡時間受CMT壓力平衡響應(yīng)時間的影響,且較CMT壓力平衡響應(yīng)時間快。 通過對CMT內(nèi)水的軸向溫度分析,發(fā)現(xiàn)CMT內(nèi)的流體具有熱分層特性,即上部為熱水層,下部為冷水層,熱水層內(nèi)溫度變化劇烈

6、,吸收了蒸汽在液面凝結(jié)放出的大部分熱量。而冷水層的溫度在實驗過程中基本保持不變。PRZ初始壓力越大,蒸汽射流的速度越高,形成的汽穴的深度越深,液面波動的越劇烈,壓力平衡需要的時間越長,其熱水層厚度增加。遮流板對減小凝結(jié)起著積極的作用,在蒸汽完全凝結(jié)和部分蒸汽快速凝結(jié)階段下CMT加遮流板其凝結(jié)換熱系數(shù)較無遮流板時減小了3-5倍。 采用熱力比RT(RT=cpf(Tg-Tf)Wf/hfgWg,RT>1即意味著冷凝能力大于蒸汽轉(zhuǎn)換的能量

7、,即蒸汽完全冷凝模式,RT<1即蒸汽不完全冷凝)作為蒸汽在過冷液面直接接觸式冷凝模式的判斷準(zhǔn)則,獲得了汽液直接接觸冷凝模型。 無遮流板排水蒸汽全部凝結(jié)階段和部分蒸汽快速凝結(jié)階段的平均換熱系數(shù)實驗關(guān)系式為Nu=0.055Re0.65Pr0.33,實驗點(diǎn)落在預(yù)測值±16%以內(nèi);有遮流板排水蒸汽全部凝結(jié)階段和蒸汽快速部分凝結(jié)階段的平均換熱系數(shù)實驗關(guān)系式為Nu=0.035Re0.65Pr0.33,實驗點(diǎn)落在預(yù)測值±19%以內(nèi);無遮流板排

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