CMT排水過(guò)程中初始參數(shù)對(duì)流體溫度分布及冷凝特性影響研究.pdf

1、實(shí)驗(yàn)研究了CMT排水過(guò)程中初始參數(shù)對(duì)流體溫度分布及汽液直接接觸冷凝特性的影響。實(shí)驗(yàn)參數(shù)范圍為：PRZ初始?jí)毫=0.2～0.6MPa，CMT初始液溫T=20～80℃。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容包括CMT無(wú)遮流板不排水、CMT無(wú)遮流板排水和CMT加遮流板排水三個(gè)方面。 開(kāi)展實(shí)驗(yàn)研究前利用FLUENT軟件在不考慮蒸汽冷凝的條件下模擬分析了CMT內(nèi)汽液兩相及速度分布隨時(shí)間的變化，其目的是為實(shí)驗(yàn)提供參考。計(jì)算結(jié)果表明，蒸汽進(jìn)入CMT水中將帶動(dòng)水產(chǎn)生渦漩運(yùn)

2、動(dòng)，引起換熱面的較大變化。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，CMT內(nèi)溫度分布和凝結(jié)特性主要受PRZ初始?jí)毫虲MT初始溫度的影響，而壓力響應(yīng)主要受CMT初始溫度影響。通過(guò)對(duì)CMT有、無(wú)遮流板的排水的實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)遮流板對(duì)系統(tǒng)的壓力響應(yīng)、溫度分布以及凝結(jié)換熱系數(shù)都有很大的影響。飽和蒸汽在CMT液面上的凝結(jié)分為三種模式，即蒸汽完全凝結(jié)模式、部分蒸汽快速凝結(jié)模式和蒸汽緩慢凝結(jié)模式。本文計(jì)算了蒸汽完全凝結(jié)模式和部分蒸汽快速凝結(jié)限制模式的平均冷凝換熱系數(shù)以及蒸汽

3、緩慢凝結(jié)模式的平均凝結(jié)換熱系數(shù)，并在一定理論基礎(chǔ)上回歸了實(shí)驗(yàn)關(guān)系式。 對(duì)實(shí)驗(yàn)測(cè)得的CMT徑向和軸向溫度分布進(jìn)行了分析，發(fā)現(xiàn)在PRZ初始?jí)毫ο嗤瑫r(shí)CMT無(wú)遮流板排水，其擾動(dòng)時(shí)間隨CMT液體平均溫度的升高而減少，上下層液面溫差隨之變大；加遮流板后對(duì)凝結(jié)和溫度平衡時(shí)間起主要影響的因素有兩個(gè)，即遮流板以上液體的溫度與PRZ的初始?jí)毫Υ笮?。CMT加遮流板排水時(shí)，流體溫度場(chǎng)主要受PRZ初始?jí)毫τ绊?，壓力越大，熱水層厚度增加?對(duì)實(shí)驗(yàn)

4、測(cè)得不同初始條件下的壓力響應(yīng)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)在CMT無(wú)遮流板排水實(shí)驗(yàn)中，壓力平衡時(shí)間在PRZ初始?jí)毫Τ^(guò)0.3MPa時(shí)變化不大，而受CMT液體平均溫度影響較大；遮流板減緩了蒸汽凝結(jié)的劇烈程度，大幅縮短了系統(tǒng)壓力平衡需要的時(shí)間。 通過(guò)對(duì)不同初始條件下的CMT排水量進(jìn)行了分析，發(fā)現(xiàn)CMT排水速度主要受CMT內(nèi)的壓力變化的影響：CMT無(wú)遮流板排水實(shí)驗(yàn)中所有排水量隨時(shí)間的變化曲線都是單調(diào)遞增的，且都有一個(gè)較為明顯的拐點(diǎn)，在拐點(diǎn)后，斜率

5、明顯增大，說(shuō)明排水速度增加顯著；CMT加遮流板排水實(shí)驗(yàn)中排水量曲線的拐點(diǎn)不明顯且出現(xiàn)時(shí)間較無(wú)遮流板排水實(shí)驗(yàn)要早，說(shuō)明排水速度增加得較早；CMT加遮流板排水實(shí)驗(yàn)如果PRZ初始?jí)毫^大，通過(guò)改變CMT的初始溫度，將會(huì)引起排水總量較大的變化；排水速度平衡時(shí)間受CMT壓力平衡響應(yīng)時(shí)間的影響，且較CMT壓力平衡響應(yīng)時(shí)間快。 通過(guò)對(duì)CMT內(nèi)水的軸向溫度分析，發(fā)現(xiàn)CMT內(nèi)的流體具有熱分層特性，即上部為熱水層，下部為冷水層，熱水層內(nèi)溫度變化劇烈

6、，吸收了蒸汽在液面凝結(jié)放出的大部分熱量。而冷水層的溫度在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中基本保持不變。PRZ初始?jí)毫υ酱?，蒸汽射流的速度越高，形成的汽穴的深度越深，液面波?dòng)的越劇烈，壓力平衡需要的時(shí)間越長(zhǎng)，其熱水層厚度增加。遮流板對(duì)減小凝結(jié)起著積極的作用，在蒸汽完全凝結(jié)和部分蒸汽快速凝結(jié)階段下CMT加遮流板其凝結(jié)換熱系數(shù)較無(wú)遮流板時(shí)減小了3-5倍。 采用熱力比RT(RT=cpf(Tg-Tf)Wf/hfgWg，RT＞1即意味著冷凝能力大于蒸汽轉(zhuǎn)換的能量

7、，即蒸汽完全冷凝模式，RT＜1即蒸汽不完全冷凝)作為蒸汽在過(guò)冷液面直接接觸式冷凝模式的判斷準(zhǔn)則，獲得了汽液直接接觸冷凝模型。 無(wú)遮流板排水蒸汽全部凝結(jié)階段和部分蒸汽快速凝結(jié)階段的平均換熱系數(shù)實(shí)驗(yàn)關(guān)系式為Nu=0.055Re0.65Pr0.33，實(shí)驗(yàn)點(diǎn)落在預(yù)測(cè)值±16％以內(nèi)；有遮流板排水蒸汽全部凝結(jié)階段和蒸汽快速部分凝結(jié)階段的平均換熱系數(shù)實(shí)驗(yàn)關(guān)系式為Nu=0.035Re0.65Pr0.33，實(shí)驗(yàn)點(diǎn)落在預(yù)測(cè)值±19％以內(nèi)；無(wú)遮流板排