摇摆条件下棒束通道内流动阻力特性研究

发布时间：2020-10-24 21:37

　　 棒束型通道结构广泛应用于热能工程、化学工程及核能工程等领域。受结构参数的影响,棒束通道内的流动阻力特性与常规通道存在较大差异。海洋条件下,受附加外力场的影响,流体的流动特性与稳态环境有所不同,对摇摆条件下棒束通道内的流动阻力进行研究,可有效的提高动力设备在非稳态条件下的运行能力。本文以3×3正方形布置棒束结构为研究对象,开展稳态及摇摆条件下其内部的流动阻力特性实验研究。实验段外部为有机玻璃通道,内部9根不锈钢棒呈正方形排列,棒径为8mm,棒间距为10mm。实验以常温常压下的水和空气作为工质,液相流速范围为0.08~5.94m/s,气相流速范围为0.06~5.85m/s。摇摆实验时,摇摆振幅范围为5~°~15~°,摇摆周期范围为8s~16s。稳态实验时,摇摆台固定不动,实验段处于竖直静止状态。单相条件下,比较了棒束通道内单相摩擦阻力与常规通道的区别,并对相关摩阻系数计算方法在棒束通道内的适用性进行了分析,给出了本实验条件下棒束通道内单相摩阻系数的经验关系式。两相条件下,基于实验数据,对典型的两相摩擦阻力计算方法在棒束通道内的适用性进行了评价。结果表明:均相模型在气、液流速较高工况下预测精度较高,气、液流速较低工况下偏差较大。分相模型中,Chisholm B或Muller-Steinhagen模型能对棒束通道内的两相摩擦阻力较好预测。同时,基于棒束通道内两相摩擦阻力实验数据,本文对Chisholm C模型中的系数C进行了修正。摇摆条件下,实验段随摇摆台正弦运动。单相条件下,分析了摇摆运动对实验段内流量及瞬时摩擦阻力的影响,并对摇摆条件下的单相时均阻力特性进行了分析。结果表明摇摆运动对强制循环条件下棒束通道内单相瞬时/时均阻力特性的影响不大。两相条件下,由于气、液相分布随摇摆运动的周期性变化,流量较低时,摇摆条件下棒束通道内的两相瞬时摩擦阻力会产生周期性的波动,稳态条件下的两相摩擦阻力计算方法并不能应用于摇摆工况。分析了气液流速、摇摆周期、摇摆振幅等因素对摇摆条件下棒束通道内两相瞬时摩擦阻力的影响。引入了考虑摇摆参数影响的摇摆修正因子F_(roll)以预测摇摆条件下棒束通道内两相瞬时摩擦阻力的周期性波动现象。对摇摆条件两相时均摩擦阻力特性进行了分析,结果表明摇摆运动对棒束通道两相时均摩擦阻力的影响不大,其值可以采用稳态摩擦阻力计算方法预测。
【学位单位】：哈尔滨工程大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2015
【中图分类】：TL352
【部分图文】：

通道三种类型，如图 1.1 所示。在一定假设的基础之上，通过对 N子通道截面上的积分，给出了棒束通道层流摩阻系数的计算方认为受通道结构的影响，层流摩阻系数几何因子与湍流摩阻系数几的对应关系。在层流摩阻系数的计算方法的基础之上，提出了相应流区摩阻系数λT的计算关系式。

摇摆台结构示意图

图 2.2 实验系统图水循环靠多级离心泵（型号：50CDLF16-50，额定流量：20m3/h,扬程：45m）驱动，水箱中的水依次流过离心泵、过滤器、流量调节阀、液体流量计后进入混合腔室，与来自气回路中的空气混合后流入实验段，流经实验段后返回水箱。旁通管线用以流量调节。
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本文编号：2855005