深低温固液两相流管内流动及传热机理研究

发布时间：2021-01-13 05:11

　　深低温固液两相流体即深低温浆体,比常沸点液体具有温度更低、密度更大以及热容量更高等优点。目前深低温浆体的研究主要针对氢浆和氮浆。氢浆是潜在的航天推进剂以及低温超导与中子源冷却剂,而氮浆则在高温超导电缆的冷却方面具有应用前景。从上世纪六七十年代开始,在低温浆体的制备、观测以及流动传热特性等方面已经取得了一定的研究进展,但深低温固液两相流的流动与传热机理十分复杂,目前的研究仍然非常有限,距离低温浆体在航天与高温超导领域的实用化依然存在较大的距离。本文对低温浆体的密度、液位、流速测量以及管内流动换热的机理等方面展开了理论与实验研究工作,研究内容包括:1)针对深低温固液两相流体在水平管内的流动与传热,建立基于群体平衡方程的双流体数值模型。该模型中,通过引入浆体表观粘度公式以及耦合群体平衡方程,修正了固液相间曳力模型与相间传热模型,并计算了颗粒破碎引起的颗粒尺寸分布,从而考虑颗粒尺寸和浓度对于固液相间质量、动量及能量传输的影响。该模型对于低温浆体的流动及传热特性计算具有高精度及高可靠性。2)搭建了氮浆制备及流动传热实验系统,对用于低温浆体测量的电容式密度计、液位计及流量计的测量方法和结构进行了优... 

【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：125 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

高温超导电缆结构示意图

图 1. 2 深低温浆体实验研究相关的工作[41].2.1 低温浆体的制备低温浆体的制备就是生产固体颗粒，并将固液混合的过程。制备的颗粒要求尺寸不过大，浆液要保持一定的流动性，保证良好的输送性能，才能作为高温超导电缆的冷剂。此外，制备系统要具有一定的稳定性和可重复性，才能确保其应用于大规模的工应用中。目前，考虑到深低温环境的限制性，氮浆和氢浆的制备方法主要有喷淋法、却法和抽空法等。喷淋法是将过冷液体通过喷嘴的喷射至低于三相点压力的绝热容器中，过冷液滴形固体颗粒，再将颗粒与过冷液体混合形成低温浆体[19]。采用喷淋法制备低温浆体对于嘴设计的要求较高，真空容器内的压力过低容易引起喷嘴堵塞。目前，喷淋法制备低浆体很少被使用。

江芋叶等[59]


本文编号：2974283