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原子能科学技术 2023年第10期57卷 1910-1917页

作者：邓日宁蔡杰进华南理工大学电力学院广东广州510641

燃料包壳表面沉积层(CRUD)在压水堆常规运行中自然形成,与普通燃料包壳表面不同,表面沉积层有着多孔介质结构,对包壳传热能力的影响尚未明晰。为揭示包壳表面沉积层对流动传热的影响机理,本研究基于二氧化硅(SiO_(2))沉积层与堆内燃料... 详细信息

燃料包壳表面沉积层(CRUD)在压水堆常规运行中自然形成,与普通燃料包壳表面不同,表面沉积层有着多孔介质结构,对包壳传热能力的影响尚未明晰。为揭示包壳表面沉积层对流动传热的影响机理,本研究基于二氧化硅(SiO_(2))沉积层与堆内燃料包壳表面沉积层具有相似的表面特性,以锆-4合金为基板,采用逐层沉积的方法沉积不同厚度的SiO_(2)沉积层,通过进行流动沸腾实验对比不同沉积层厚度的传热能力差异。结果表明:SiO_(2)沉积表面与未沉积表面对比,流动沸腾传热能力增强,临界热流密度(CHF)提高,3μm SiO_(2)沉积表面的CHF较未沉积表面增幅可达77.4%。

关键词：流动沸腾实验临界热流密度表面沉积层

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燃料包壳表面沉积层对气泡脱离直径与气泡脱离频率影响的实验研究

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核动力工程 2024年第4期45卷 118-126页

作者：蔡杰进胡致平邓日宁华南理工大学电力学院广州510640

燃料包壳在压水堆运行中会形成表面沉积,其对包壳沸腾传热行为的影响机理尚不清楚。为探究包壳表面沉积层对气泡脱离直径和气泡脱离频率的影响规律,本研究基于常压下的流动沸腾可视化实验台架,采用包壳材料Zr-4合金为基板,对其进行逐层... 详细信息

燃料包壳在压水堆运行中会形成表面沉积,其对包壳沸腾传热行为的影响机理尚不清楚。为探究包壳表面沉积层对气泡脱离直径和气泡脱离频率的影响规律,本研究基于常压下的流动沸腾可视化实验台架,采用包壳材料Zr-4合金为基板,对其进行逐层沉积得到不同厚度的SiO_(2)沉积层来模拟燃料包壳表面沉积。通过开展流动沸腾实验对气泡脱离直径和气泡脱离频率进行气泡动力学分析,关注其与壁面过热度的变化规律,并与现有预测模型进行对比。研究发现:相比没有SiO_(2)沉积层的表面,有SiO_(2)沉积层的表面气泡脱离直径和气泡脱离频率更大,同时壁面过热度的增高会引起气泡脱离直径变大并加快气泡脱离壁面,在相同条件下工质过冷度和雷诺数对于气泡脱离频率的影响比气泡脱离直径更大;提出了符合本实验所有工况条件下改进的气泡脱离直径预测公式,改进后的预测计算式预测值与实验值的误差小于30%。

关键词：流动沸腾实验表面沉积层气泡脱离直径气泡脱离频率

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燃料包壳表面沉积层对汽化核心密度影响的实验研究

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原子能科学技术 2024年第4期58卷 790-800页

作者：蔡杰进胡致平邓日宁华南理工大学电力学院广东广州510640

燃料包壳表面沉积层在压水堆常规运行中形成,其对包壳沸腾传热的影响尚不清楚。为了探索包壳表面沉积层对汽化核心密度的影响规律,本文基于常压下的流动沸腾可视化实验台架,以锆-4合金为基板,采用逐层沉积的方法形成不同厚度的SiO_(2)... 详细信息

燃料包壳表面沉积层在压水堆常规运行中形成,其对包壳沸腾传热的影响尚不清楚。为了探索包壳表面沉积层对汽化核心密度的影响规律,本文基于常压下的流动沸腾可视化实验台架,以锆-4合金为基板,采用逐层沉积的方法形成不同厚度的SiO_(2)沉积层,通过开展流动沸腾实验对比不同沉积层厚度下的汽化核心密度差异。研究发现,SiO_(2)沉积表面与未沉积表面相比汽化核心密度增大,Koncar模型可较好地预测本实验工况条件下的汽化核心密度。

关键词：流动沸腾实验表面沉积层汽化核心密度

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异型管换热器壳侧对流换热数值模拟与实验研究

异型管换热器壳侧对流换热数值模拟与实验研究

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作者：王钰沛天津大学

学位级别：硕士

管壳式换热器高效换热管的研究主要集中在分析强化换热管对管内流体的强化换热效果，然而总传热系数受制于较低的管外对流换热系数，因此强化管外对流换热对提高总传热系数具有重要作用。本文对异型管外强化对流传热效果进行了数值模... 详细信息

管壳式换热器高效换热管的研究主要集中在分析强化换热管对管内流体的强化换热效果，然而总传热系数受制于较低的管外对流换热系数，因此强化管外对流换热对提高总传热系数具有重要作用。本文对异型管外强化对流传热效果进行了数值模拟和实验研究，通过数值模拟分析了结构参数对异型管的换热特性，阻力特性和综合性能的影响，并且对比了三种管型管外的流场分布，得到了不同管型的特点。将数值模拟结果与经验公式计算值以及相关文献中的实验数据作对比，验证了模拟的正确性与合理性。通过搭建单管流动沸腾换热实验台，分析了热源温度，热源流量和工质流量对R123在波纹管外流动沸腾换热系数的影响。为观测两相流型随热源温度和工质流量变化的转变规律，实验采用可视化玻璃管，并使用高速摄像仪拍摄下两相流型的变化便于直接的观测。得到的结论如下：（1）波纹管和波节管壁面处流体受到换热管形状变化的影响，速度大小和方向也随之发生周期性变化，横纹管凹槽较小，速度的周期性变化对不明显。波纹管的管形结构对管外流体速度影响范围大，强化换热效果最好。传热性能的强化都是以增加流动阻力为代价的。波节管的压力损失最大，波纹管稍次于波节管，横纹管的压力损失比波节管和波纹管低很多。（2）对于波纹管来说，当目标函数为换热性能时，因素的主次顺序为D2>R1>R2;当目标函数为阻力损失时，因素的主次顺序为D2>R1>R2;当目标函数为综合性能换热系数时，因素的主要次序为D2>R2>R1。（3）实验研究发现，随着热源温度的增加，对流换热系数整体呈现出增长的趋势，而且流量越大对流换热系数随温度增长幅度越大。热源流量对管外对流换热系数的影响可以忽略不计。要提高波纹管的总换热系数重点在于提高管外对流换热系数。对流换热系数随着工质流量的增加而增大，而且热源温度越高，增大幅度越大。（4）通过用高速摄像仪记录下了两相流型变化发现，气化核心主要集中在波谷，气泡生成后受工质流动作用沿管长方向斜向上流动，在上浮的过程中气泡间碰撞，聚并为大气泡。热源温度升高后，气化核心数增多，气泡生成速率加快，导致气泡密度增大，“堆积”在管子下部。工质流量增加后，气液两相间相对速率增加，聚并现象增多，大气泡所占份额增大。

关键词：异型管数值模拟流动沸腾实验两相流型

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