倾斜内螺纹管中超临界水的传热和流动阻力特性研究

发布时间：2021-12-18 02:36

　　为探究超（超）临界锅炉机组内螺纹管螺旋管圈型水冷壁的传热和流动阻力特性,在外径35mm、壁厚7.75mm的六头内螺纹管中进行了实验研究,实验参数为压力22.5～28MPa,热流密度300～500kW/m²,质量流速600～1 000kg/（m²·s）,内螺纹管倾斜角度5°～45°。研究了倾斜角度和质量流速对超临界压力下水的传热和流动阻力特性的影响,用5个传热关联式对传热实验数据进行了评估,拟合了超临界水的对流传热和摩擦阻力系数实验关联式。结果表明:内螺纹管内壁面温度和水的传热系数几乎不随倾斜角度的变化而改变;随着质量流速的增加,内壁面温度减小,传热系数增大;随着倾斜角度的增大,水的摩擦阻力系数和摩擦阻力压力降均显著增大;随着质量流速的增加,摩擦阻力系数减小,不同压力下摩擦阻力压力降呈现不同的变化规律;拟合的传热关联式与实验数据吻合良好,95.8%的拟合值与实验值偏差在±20%之内;拟合的摩擦阻力系数关联式与实验数据吻合良好,拟临界点前后分别有84.2%和88.2%的拟合值与实验值偏差在±20%之内。 

【文章来源】：西安交通大学学报. 2020,54(12)北大核心EICSCD

【文章页数】：10 页

【部分图文】：

实验段结构及热电偶布置示意图

内螺纹管结构示意图

实验在西安交通大学动力工程多相流国家重点实验室高温高压实验平台上进行，实验系统示意图如图1所示，工质为去离子水，储存在水箱中的去离子水经过滤器过滤后进入高压柱塞泵升压，并分为两路，一路经旁路阀门回到储水箱，另一路经回热器、预热段加热，在实验段进行实验，实验完成的工质再经由回热器、冷凝器的冷却重新回到储水箱，循环完成。实验段为一外径35mm、壁厚7.75mm的六头内螺纹管，内螺纹管下方有一支架，在实验过程中通过调整支架的位置调整内螺纹管的倾斜角度，内螺纹管的制造材料为碳钢（SA-213T12）。实验段总长度4 000mm，加热段长度2 000mm，加热段前后分别设有1 000mm的稳定段，测量实验段压降ΔP的两个测点位置间的距离为2 300mm，整个实验段外部包裹硅酸铝纤维毡，以减少实验段的热量散失。实验段入口压力P由Rosement3051压力传感器测量，实验段压降ΔP由Rosement3051压差变送器测量，加热段外壁面温度two由58个直径0.5 mm的NiCr-NiSi热电偶点焊在加热段上测量，58个热电偶分布在实验加热段的1～8号8个截面处，热电偶分布情况及内螺纹管结构如图2和图3所示，内螺纹管的相关结构参数如表1所示。实验段入口及出口处流体温度tin和tout由位于入口及出口处的两个直径3mm的NiCr-NiSi铠装热电偶垂直于管道插入到管道正中心测量。

【参考文献】：
期刊论文
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硕士论文
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本文编号：3541454