發(fā)布時(shí)間：2021-08-02 07:07

　　本文使用歐拉多相流模型數(shù)值模擬水在半壁受熱管內(nèi)插入扭帶的過(guò)冷流動(dòng)沸騰的傳熱特性,并用公開(kāi)發(fā)表的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)模擬數(shù)據(jù)進(jìn)行驗(yàn)證,2種數(shù)據(jù)吻合良好。同時(shí),在插入扭帶的不同扭轉(zhuǎn)比y=4.0、8.0、11.4,質(zhì)量流量G=900、1 165 kg/（m²·s）,熱流密度q=570、741 kW/m²情況下,對(duì)過(guò)冷流動(dòng)沸騰下截氣率、沸騰起始點(diǎn)（ONB）、水溫、壁面溫度分布和傳熱系數(shù)等傳熱特性進(jìn)行了分析。結(jié)果表明,管內(nèi)插入扭帶對(duì)于半壁面加熱的過(guò)冷流動(dòng)沸騰具有傳熱強(qiáng)化作用,而且扭轉(zhuǎn)程度越大的扭帶對(duì)半壁加熱的過(guò)冷流動(dòng)沸騰強(qiáng)化換熱越強(qiáng)烈。 

【文章來(lái)源】：熱力發(fā)電. 2020,49(07)北大核心

【文章頁(yè)數(shù)】：9 頁(yè)

【部分圖文】：

光管z=2.0m處截氣率云圖Fig.8Thecontourofvaporvolumefractionatz=2.0mofthesmoothpipe

流模型本文中的數(shù)值模型使用了混合湍流模型，此模型中k和方程關(guān)系式如下：t,mmmmkk,mm()()mkkkktG(22)mt,mmmm1k,m2m()()()tCGCk(23)式中：m為混合密度，kg/m3；m為分子黏度，kg/(m.s)；m為速度，m/s；m為源項(xiàng)，kg/(m·s4)�；旌贤牧黟ざ萾,m與產(chǎn)生的湍動(dòng)能Gk,m公式如下：2t,mmμkuC(24)Tk,mt,mmmmG():(25)1.2物理模型本文模型是垂直上升管，加熱壁面提供恒定的均勻熱流密度，模型及邊界條件如圖1所示。圓管長(zhǎng)L=2000mm，直徑d=15.4mm，壁厚w=2mm，工作壓力p=4.5MPa。工作介質(zhì)為水，進(jìn)口水溫T=470.55K，重力加速度g=9.81m/s2，方向?yàn)閆軸方向，模擬操作參數(shù)見(jiàn)表1。圓管材料為不銹鋼，相關(guān)參數(shù)見(jiàn)表2。圖1模型及邊界條件Fig.1Themodelandtheboundaryconditions表1模擬操作參數(shù)Tab.1Theoperationparametersinsimulations參數(shù)數(shù)值工作壓力p/MPa4.5入口溫度Tinlet/K470.55熱流密度q/(kW·m–2)570重力加速度g/(m·s–2)9.81質(zhì)量流量G/(kg·(m2·s)–1)900

第7期周賀義等半壁受熱管內(nèi)插扭帶的過(guò)冷流動(dòng)沸騰傳熱特性數(shù)值模擬109http://www.rlfd.com.cn表2不銹鋼材料參數(shù)Tab.2Propertyparametersofthestainlesssteel參數(shù)數(shù)值密度/(kg·m–3)8030比熱容cp/(J·(kg·K)–1)502.48導(dǎo)熱系數(shù)/(W·(m·K)–1)16.271.3網(wǎng)格獨(dú)立性驗(yàn)證在本文中，采用六面體結(jié)構(gòu)性網(wǎng)格對(duì)模型進(jìn)行劃分，網(wǎng)格劃分的橫截面如圖2所示。為了保證模型網(wǎng)格的獨(dú)立性，對(duì)4個(gè)不同的網(wǎng)格數(shù)進(jìn)行分析。以表1參數(shù)為例，流體入口溫度470.55K，加熱壁面熱流密度570kW/m2，不同網(wǎng)格數(shù)量的計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表3。圖2網(wǎng)格橫截面Fig.2Thecross-sectionofthegrid表3不同網(wǎng)格數(shù)下出口截氣率Tab.3Thevaporvolumefractionsattheoutletwithdifferentgridnumbers網(wǎng)格數(shù)截氣率/%偏差值/%60800045.5486400044.422.51103040043.532.05122880043.540.020當(dāng)網(wǎng)格數(shù)為1030400和1228800時(shí)，根據(jù)式(26)計(jì)算的蒸汽體積分?jǐn)?shù)誤差只有0.020%。當(dāng)網(wǎng)格為1030400時(shí)，網(wǎng)格數(shù)目的增加對(duì)計(jì)算結(jié)果的影響不大。因此，當(dāng)網(wǎng)格數(shù)為1030400時(shí)，可以滿(mǎn)足精度要求，網(wǎng)格的獨(dú)立性檢驗(yàn)完成。11=NNN(26)式中：為截氣率，%；為偏差值，%。1.4模型驗(yàn)證為了驗(yàn)證本文RPI沸騰模型的適用性和準(zhǔn)確性，利用Bartolemei等人的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)[13-15]進(jìn)行驗(yàn)證。本文通過(guò)數(shù)值模擬計(jì)算出沿圓管軸向的截氣率和過(guò)冷度，其與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的對(duì)比如圖3所示。由圖3可以看出，數(shù)值模擬結(jié)果和實(shí)驗(yàn)結(jié)果具有良好的統(tǒng)一性。圖3過(guò)冷度與截氣率的模擬值與實(shí)驗(yàn)值對(duì)比Fig.3Thesimulatedandexperiment

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]超超臨界循環(huán)流化床鍋爐內(nèi)螺紋管水冷壁流動(dòng)傳熱特性試驗(yàn)研究[J]. 王文毓,李耀德,趙云杰,曲默豐,楊冬,凌文.  中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào). 2018(02)
[2]T23和T91高溫過(guò)熱器短時(shí)超溫爆管的組織性能分析[J]. 史志剛,馬紅,崔雄華,王飛,王碧磊.  熱力發(fā)電. 2014(09)



本文編號(hào)：3317129