水平环缝内过冷沸起始点和压降的实验研究

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在工程中,有许多窄缝通道换热的应用。窄缝内汽-液两相流换热装置结构紧凑,具有显著的强化效果,是一种既经济又有效的强化传热方法。因此,为了缩小换热设备的外形尺寸,保障换热设备的安全经济运行,对窄缝通道流动沸腾传热特性的研究有着十分重要的现实意义。窄流道内的流动换热规律已经明显不同于常规尺度下的流动换热规律。但是到目前为止,还没有任何一个理论能够具有很强的通用性,能够真实描述系统中各参数间的内在联系。因此有必要对窄缝通道内换热进行进一步的研究。 作者利用自主设计安装的可移动多功能热工实验装置,以水为工质,采用低电压大电流直接加热方式,在全程可视环境下,对低压下水平环形窄缝中过冷沸腾起始点、过冷沸腾流动阻力特性等问题进行了实验研究,分析了影响过冷沸腾起始点和压降的各种因素。 实验参数范围为:系统压力P =0.1~0.2MPa;质量流速G =55.4~515.6kg/(m2·s); 热流密度q =2.84~344.06kW/ m2;入口过冷度△tsub =30~60℃;流道间隙s =2~3mm。 实验结果表明: 1. 过冷沸腾起始点热流密度随着壁面过热度的增大而增加,随着系统压力的增大而增加,随着质量流速的增大而增加,随着窄缝间隙的减小而减小。壁面过热度和系统压力的影响较小,而质量流速和窄缝间隙的影响较大。 2. 过冷沸腾压降随着质量流速的增大而增大,随着热流密度的增加而增大,随着入口水温的增大而减小,随着窄缝间隙的减小而减小,而系统压力对其的影响较小。 在上述实验结果和分析的基础上,对实验数据进行多元非线性回归,分别得出了计算过冷沸腾起始点热流密度和流动压降的经验关联式,计算值与实验值符合较好。
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