豎直光管管外含空氣蒸汽冷凝特性研究.pdf

1、為保證安全殼在LOCA、MSLB等極限事故工況下的完整性,新一代核反應(yīng)堆廣泛采用了非能動安全殼冷卻系統(tǒng)。對于基于雙層混凝土安全殼的非能動安全殼冷卻系統(tǒng),位于安全殼內(nèi)的冷凝器是其最關(guān)鍵的設(shè)備之一,其傳熱能力決定著非能動安全殼冷卻系統(tǒng)的性能。在蒸汽冷凝過程中,安全殼內(nèi)大量不凝性氣體的存在會導(dǎo)致傳熱嚴重惡化,所以必須對含不凝性氣體的蒸汽冷凝傳熱問題開展相關(guān)的研究工作。
　　本文對豎直光管管外含空氣蒸汽冷凝的傳熱特性進行了實驗研究和數(shù)值模

2、擬研究,實驗研究分析了混合氣體壓力、壁面過冷度、空氣含量對蒸汽在豎直管管外冷凝傳熱性能的影響規(guī)律,給出了含空氣蒸汽的冷凝傳熱過程中的經(jīng)驗關(guān)聯(lián)式。試驗結(jié)果表明,僅考慮單一因素對冷凝的影響時,管外冷凝傳熱系數(shù)隨混合氣體壓力的升高而增大;隨空氣質(zhì)量分數(shù)的升高,管外冷凝傳熱系數(shù)成指數(shù)的規(guī)律遞減;管外冷凝傳熱系數(shù)與壁面過冷度的0.6次方成反比關(guān)系。本文得到的管外冷凝傳熱系數(shù)經(jīng)驗關(guān)聯(lián)式與實驗值的最大偏差在±10％以內(nèi),與現(xiàn)有的經(jīng)驗關(guān)聯(lián)式相比,該關(guān)聯(lián)

3、式具有更廣的適用范圍。
　　利用計算流體力學(xué)(CFD)軟件通過UDF編程在控制方程中加載源項的方法實現(xiàn)了對含空氣蒸汽冷凝的數(shù)值模擬研究。通過將3個壓力工況下的9組數(shù)值計算結(jié)果與試驗值對比,得到冷凝傳熱系數(shù)的最大相對誤差為28.59%,平均溫度的最大誤差為3.75℃,平均壓力及空氣質(zhì)量分數(shù)的相對誤差都在1%以內(nèi),說明本文的模擬方法具有一定的精度。數(shù)值模擬結(jié)果表明,在本文實驗條件下,潛熱換熱是冷凝傳熱的主導(dǎo)因素;潛熱換熱系數(shù)及顯熱換熱