海洋條件下局部汽泡行為及沸騰換熱特性研究.pdf

1、處于海洋條件下的核動(dòng)力系統(tǒng)，其內(nèi)部的沸騰換熱設(shè)備將處于海洋條件所致的變化的加速度場的影響下，本研究的目的在于探索和解釋海洋條件對于過冷流動(dòng)沸騰汽泡行為和換熱特性的影響方式、影響程度以及影響機(jī)理。
　　采用高速攝影技術(shù)和數(shù)字圖像處理技術(shù)對處于海洋條件影響下的過冷流動(dòng)沸騰通道內(nèi)的汽泡行為進(jìn)行了可視化研究，與此同時(shí)獲得了過冷流動(dòng)沸騰換熱數(shù)據(jù)。所采用的實(shí)驗(yàn)段為豎直向上流動(dòng)的矩形單面加熱可視化通道，工質(zhì)為去離子水。實(shí)驗(yàn)的系統(tǒng)壓力范圍為0.1

2、～0.6MPa，質(zhì)量流速范圍為250～750kg/m2s，壁面熱流密度范圍為50～500kW/m2，入口過冷度范圍為4～36℃。
　　結(jié)合以往研究和本實(shí)驗(yàn)所獲得的汽泡圖像將過冷流動(dòng)沸騰通道內(nèi)的汽泡分成了兩類，定義了表述汽泡類型的參數(shù)，得出了預(yù)測汽泡類型的方法。分別總結(jié)了兩類汽泡的基本特征參數(shù)，第一類汽泡的基本特征參數(shù)包括汽泡最大直徑、汽泡最大直徑時(shí)間、汽泡浮升直徑、汽泡滑移運(yùn)動(dòng)速度、汽泡核化密度以及汽泡核化頻率，第二類汽的基本特征

3、參數(shù)包括汽泡平均直徑、汽泡接觸直徑、汽泡滑移運(yùn)動(dòng)速度以及汽泡數(shù)量密度。分析了熱工參數(shù)的變化對兩類汽泡參數(shù)的影響，得到了一系列新的預(yù)測上述汽泡特征參數(shù)的模型和關(guān)系式。通過考察傾斜和搖擺運(yùn)動(dòng)條件下的汽泡數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)，所提出的模型和關(guān)系式同樣適用于傾斜和搖擺運(yùn)動(dòng)條件下汽泡特征參數(shù)的預(yù)測。
　　分別建立了基于汽泡行為分類特性研究的過冷流動(dòng)沸騰換熱模型，所構(gòu)建的模型對于壁面熱流密度的誤差小于±35％。兩類汽泡基本特性的差異決定了二者對過冷流

4、動(dòng)沸騰換熱影響的不同機(jī)理，汽泡運(yùn)動(dòng)和浮升所導(dǎo)致的瞬態(tài)導(dǎo)熱量對過冷流動(dòng)沸騰換熱貢獻(xiàn)較大。與海洋條件下的過冷流動(dòng)沸騰換熱數(shù)據(jù)的對比結(jié)果表明，本研究所提出的換熱模型適用于海洋條件。
　　海洋條件對于反應(yīng)堆熱工水力系統(tǒng)的作用是一種系統(tǒng)性、綜合性的影響，對于過冷流動(dòng)沸騰換熱的影響主要是通過汽泡行為進(jìn)行作用的。海洋條件對于汽泡行為的影響主要包括海洋條件所引入的加速度場的直接影響、熱工邊界條件的改變以及非穩(wěn)態(tài)因素。對于本研究所針對的系統(tǒng)，海洋條