T型管是工業(yè)生產(chǎn)中最基礎的流體輸配構件之一,作為管道間的連接常用于管道內工作介質分流和匯合,在核電和化工等諸多領域發(fā)揮著重要的作用。當兩種溫度不同的流體流在管道結構表面附近混合時,會使管壁上出現(xiàn)周期性波動或分層的熱應力從而發(fā)生管道材料熱失效現(xiàn)象。對T型管冷熱流體攪混過程的溫度波動機理,以及不同影響因素工況下的冷熱攪混溫度波動特性等方面的研究一直是學者們研究的熱點。本文首先綜述了 T型管內冷熱流體攪混過程的研究,總結介紹了國內外學者以實驗和模擬方法對攪混過程的溫度分布和溫度波動特性等方面的研究內容和結果。同時對T型管內冷熱流體攪混過程發(fā)生熱疲勞的機理和攪混流型等進行了分析。并且搭建了冷熱攪混可視化實驗臺,通過實驗研究分析各影響因素對T型管內冷熱流體攪混過程溫度特性的影響。通過對流體自身不同流動和傳熱特性,進行了包括不同動量比和溫差下的相關實驗研究,分析了混合流型發(fā)展過程,獲得各工況下的無量綱時均溫度和無量綱均方根溫度分布和溫度波動幅值及頻率的規(guī)律特點。結果表明:動量比對冷熱攪混過程的無量綱時均溫度分布有著很大的影響,且隨著動量比的增加,溫度波動會更劇烈,混合長度隨之顯著減小。動量比的增加... 

【文章來源】：山東大學山東省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：87 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖１－２法國Ｃｉｖａｕｘ－ｌ核電站事故裂紋??

區(qū)域速度和溫度脈動較小，溫度的波動和速??度的波動依靠對流換熱和分子擴散運動。??１混合核心區(qū)：）而?擴散??Ｌ——????????＾?ｆ＿???２邊界層：??分子擴散與對流換熱???．．．緩???????１???３壁面內部：熱傳導??．．????４壁面：熱應力波動??Ｖ，??????＼?ｒ??５壁面：熱疲勞??＾……＇—？－Ｔ，．？，，－，－ｒ：？１．－？？１，ｎ？ｌｎｌ；ｌｎ?－?，……Ｊ??圖２－２熱疲勞發(fā)生涉及的流動傳熱過程??在３的階段，由于Ｔ型管冷熱攪混管段存在壁面的厚度，在固體壁面內部會??發(fā)生熱傳導現(xiàn)象。??在４和５的階段，由于受到強烈的混合管段壁面溫度波動，必然在混合管段??壁面產(chǎn)生熱應力，而長時間的溫度波動產(chǎn)生的熱應力必然造成混合管段的熱疲勞??現(xiàn)象的發(fā)生。這其中溫度波動幅度的大小決定著熱疲勞波動熱應力的大小，溫度??波動頻率高低決定著熱應力變化的頻率。熱應力具有以下幾個特點［４７］：第一，熱??應力隨約束程度的增大而增大，由于材料的線膨脹系數(shù)、彈性模量與泊桑比隨溫??度變化而變化，同時熱應力不僅與溫度變化量有關，而且受初始溫度的影響。第??二，熱應力與零外載相平衡，是由熱變形受約束引起的自平衡應力，在溫度高處??發(fā)生壓縮，溫度低處發(fā)生拉伸形變。第三，熱應力具有自限性，屈服流動或高溫??蠕變可使熱應力降低。對于塑性材料，熱應力不會導致構件斷裂，但交變熱應力??１２??

第３章實驗系統(tǒng)裝置及實驗方法??第３章實驗系統(tǒng)裝置及實驗方法??Ｔ型管內冷熱攪混過程實驗是研究冷熱攪混過程的重要手段之一。通過實驗??研宄能夠直觀的觀察到各狀態(tài)下混合流型特征和和分析不同位置溫度波動特性。??本章設計搭建了?Ｔ型管內冷熱攪混過程實驗研究的實驗臺，對實驗裝置的系統(tǒng)、??管件、測量系統(tǒng)和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)等方面進行了詳細的介紹，并對實驗的流程步驟、??實驗誤差和數(shù)據(jù)無量綱化進行了詳盡的說明。??３．１實驗系統(tǒng)??３．?１．?１實驗水系統(tǒng)??＾?ＣＷ?Ｍ，?Ｗ〇?＾ｒｉｖＭ??＼＼Ｖ＾－－ＨＸ３——?１￣Ｍ￣??ＶＳ?Ｅ?＾??－ｔｘｉ」＂■丨Ｉ?「丨■丨一?蓄??Ｖ９?＞?ＣＶｌ?ＣＶ３?ＭＢ?Ｖ１２?Ｐ２?Ｔ２?段??Ｔ?￣??Ｍ４?Ｖ１Ｂ????＋?Ｖ１５??１?Ｔｖｉｆｉ??Ｔ??、?．、、，＇?ＯｌＷ??＼?＼?一Ｍ一?０ｆｔｉ＃??Ｖ２??Ｉ??？？ｎ??丄???ＣＶ５?Ｘ??圖３－１實驗系統(tǒng)圖??圖３－１所示為Ｔ型管內冷熱攪混過程實驗系統(tǒng)流程圖，圖３－２所示為Ｔ型管??內冷熱攪混過程實驗現(xiàn)場圖。圖３－丨中藍色為冷水水箱，與之相連的為冷水供水??管路；紅色為熱水水箱，與之相連的為熱水供水管路。??１７??

【參考文獻】：
博士論文
[1]填充有/無多孔介質的T型管道中流體混合過程的流動與傳熱研究[D]. 朱維宇.北京化工大學 2011
[2]導電材料結構電磁熱彈性多場行為的理論研究[D]. 白會娟.蘭州大學 2010

碩士論文
[1]T型管內附加結構對冷熱流體混合過程熱波動影響及機理研究[D]. 高凱.北京化工大學 2015
[2]彎管熱分層及其熱波動削弱機理研究[D]. 翟浩.北京化工大學 2014
[3]T型管內冷熱流體混合過程熱波動及其削弱機理研究[D]. 宋濤.北京化工大學 2014
[4]上游彎管對T型管道內流體流動和傳熱的影響研究[D]. 劉素梅.北京化工大學 2012
[5]T型圓管中冷熱流體混合過程大渦模擬及管內壁面溫度導熱反問題研究[D]. 李春永.北京化工大學 2011
[6]T型三通管中冷熱流體混合過程的大渦模擬[D]. 郭志軍.北京化工大學 2009



本文編號：3328597