摇摆对窄矩形通道内传热特性的影响研究

发布时间：2020-11-06 07:32

　　 本文对摇摆运动下窄矩形通道内沸腾换热特性进行了实验研究,并在静止工况下建立了窄矩形通道沸腾环状流模型。实验使用的是机械摇摆热工水力实验装置,实验工质为去离子水。在摇摆工况下对实验通道内的实验工质进行受力分析,发现附加惯性切向力的振幅大约是附加惯性法向力振幅的11倍,附加切向力引起的压降比附加法向力引起的压降大。在沸腾两相区域附加压降占总压降的0.64%,在计算通道沸腾压降时附加压降的影响可以忽略。在摇摆运动工况下对实验通道的压降、流量、壁面温度的波动进行实验研究,结果表明摇摆引起实验回路空间位置的变化,汽水混合物在实验段和冷凝器拐角处出现周期性的拥堵和疏通,导致实验段压降出现周期性的波动,而且随着摇摆角度和摇摆周期的增加,压降波动的振幅增加。实验段压降的波动会引起实验段流量的波动,流量波动的周期和压降波动的周期相同。实验段压降和流量的波动会引起工质温度和壁面温度的波动,工质温度波动的振幅大于壁面温度波动的振幅,且工质温度的波动迟于压降的波动2-3s,壁面温度的波动迟于工质温度的波动1-1.6s。随着摇摆角度和摇摆周期的增加窄矩形通道沸腾换热系数的波动振幅增加,摇摆工况下沸腾换热系数的平均值与竖直工况下的沸腾换热系数相等。随着热流密度、质量流量的增加或者系统压强的减小沸腾换热系数的波动幅度逐渐增加,在小摇摆周期内,沸腾换热系数的变化曲线接近于正弦或者余弦。建立窄矩形通道环状流模型的动量、质量方程,对环状流区域内的压降梯度和沸腾换热系数进行预测,结果表明环状流模型的计算预测值与实验值的差别在±30%以内,平均绝对误差为19.6%。窄矩形通道环状流区域液膜的厚度随着轴向距离的增加而减小,液膜厚度变化的梯度随着轴向距离的增加而增加,同时热流密度和矩形通道的高度对液膜厚度的影响比较大。矩形通道环状流液膜内流速的分布是非线性的,随着热流密度的增加、质量流速以及矩形通道高度和宽度的减小液膜内的流速逐渐增加,当矩形通道的宽高比达到一定程度时液膜内流速的分布基本呈线性关系。
【学位单位】：哈尔滨工程大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2014
【中图分类】：TL331
【部分图文】：

，值偏差很大，在实验之前用霍尔电流传感器／?＝?５０００?ｘ?（０．０００１６３２２８／，？，?＋?０．００２９８）Ｐ?＝?ＵＩ，／＿为电流显示值，ｆ／为电压值。??计算??矩形实验段热电偶ＴＶＴ７测量的温度都是外要用到内壁面温度，所以要根据外壁面的温对窄矩形实验段进行加热，相当于在实验段可以看作是一个矩形平板，所以可以用具有行求解。??午??

第３章实验数据处理及系统验证??对于窄矩形通道而言，Ｓｈａｈ和ＬｏｎｃｋＷ２６１提出了用于计算窄矩形通道内层流区域摩??擦阻力系数的经验关系式：??Ａ?＝９６（ｌ－１．３５５３ａ?＋?１．９４６７ａ２?－１．７０１２ａ３?＋?０．９５６４ａ４?－０．２５３７ａ５）／＾?（３－１２）??式中：ａ为窄矩形通道的高宽比。??在紊流充分发展区域，即雷诺数在３０００－１０５范围内，用Ｂｌａｓｉｕｓ关系式来验证紊流??区域的摩擦阻力系数：??Ａ?＝?０．３１６４?及?ｅ＿０?２５?（３－１３）??窄矩形通道摩擦阻力系数的实验值与公式（３－１２）和（３－１３）的计算值示于图２．?５，从图??中可以看出在层流和紊流的充分发展区域，实验值和经验公式的计算值符合得很好。??０．０９??■实验值?ＢＱ?■??

，风浪的作用而产生的摇摆运动。在本实验中，主要研宄在不同的摇工况下，流体参数的变化规律以及沸腾换热系数的变化规律。??运动下流体参数的变化规律??运动下流体的受力分析??处于静止的实验段中，会受到重力、摩擦力和沸腾区域的加速力，是流体压降的变化，对应的压降分别为重位压降、摩擦压降和加速实验回路中的流体除了受到重力、摩擦力和加速力的作用外，还有惯性力，附加惯性力包括科氏力巧、惯性切向力Ｇ、惯性法向力的受力示意图示于图４．１，实验段绕着转轴０转动，与重力、加速速度分别是重力加速度ｇ、沸腾产生的加速度＋和附加惯性加速度加速度分解为科氏加速度＋，惯性切向加速度ａ，和惯性法向加速度度，为实验段距离转轴〇的距离，ｒ为转轴到流体质点的距离。??
【引证文献】

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1 谢飞;宋振国;刘建军;任焕;彭亮;;稳态工况下窄矩形通道内单相流体的传热特性研究[J];中国水运(下半月);2018年01期

本文编号：2872844