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管径及侧向载荷对管内沸腾两相流流动和传热影响

作　者: 单绍荣
导　师: 宋保银
学　校: 南京航空航天大学
专　业: 制冷及低温工程
关键词: 动载管径两相流流动特性换热特性流型实验研究
分类号: TK124
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

利用地面旋转的平台提供动载。在该平台上搭建两相流实验系统,利用电加热得到加热的单相流和沸腾流。实验段分三种布置方式:沿实验台周向布置实验段、从平台周围指向平台中心布置实验段、从平台中心指向平台周围布置实验段,利用这三种不同的布置方式分别得到侧载、逆载、顺载作用方式。同时检测实验段流量、压力、温度、空隙率、动载等参数,对三种不同管径的实验段在三种不同载荷下的流动和传热进行对比实验,从而研究各类动载和管径对流体流动和传热的影响。同时对各状态下的实验段进行了可视化拍摄,得到了不同载荷不同管径下的沸腾两相流流型图。本文的研究发现:动载和管径对流型的转变起到了很强的干扰作用,且小动载和大动载对流型的影响途径并不相同。小动载、小管径通过汽相影响流型,对称性破坏严重;大动载、大管径通过液相影响流型,流型较对称。同时发现了顺载作用下极易出现新的流型——界面流。动载对流动和传热能力也产生强烈的影响,较大的动载下,管内进出口压力差值明显增大,管内流动容易发生堵塞甚至回流,此时对管内流体的均匀加热和冷却是一种挑战。且过载越大,管内压力越大,沸腾流空隙率越小,管内流体温度越低,热流密度越低。管径对Re数、压力、散热能力等也有显著的影响。总体说来动载阻碍了流体的流动、强化的管外的散热、削弱了管内换热,且较小的管径流动阻力较大,但换热能力有所提升。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
图表清单  8-10
注释表  10-12
第一章绪论  12-16
  1.1 引言  12-13
  1.2 国内外研究现状及研究方法  13-14
  1.3 本文研究方案及主要工作  14-16
第二章实验设施  16-34
  2.1 实验装置  16-18
  2.2 关键设备  18-21
  2.3 安全调试和实验步骤  21-23
    2.3.1 安全检查和调试工作  22
    2.3.2 实验步骤  22-23
  2.4 实验数据测量和采集  23-28
    2.4.1 实验参数测量及传感器选择  23-27
    2.4.2 数据采集系统  27-28
  2.5 数据处理及误差分析  28-33
    2.5.1 数据处理  28-32
    2.5.2 误差分析  32-33
  2.6 本章小结  33-34
第三章两相流模型分析  34-38
  3.1 两相流的基本模型  34-36
    3.1.1 二流体模型  34-35
    3.1.2 混合模型  35-36
  3.2 动载作用下两相流模型  36-37
  3.3 本章小结  37-38
第四章侧向载荷及管径对两相流流型影响  38-49
  4.1 静态水平管内两相流流型  38-39
  4.2 侧向动载水平管内两相流流型  39-47
    4.2.1 D30 管径流型随动载的变化  40-42
    4.2.2 D20 管径流型随动载的变化  42-44
    4.2.3 D10 管径流型随动载的变化  44-47
  4.3 侧向动载不同管径水平管内两相流流型总结  47-48
  4.4 本章小结  48-49
第五章侧载实验结果与分析  49-64
  5.1 实验系统热平衡性分析验证  49-51
  5.2 流动特性随动载的变化  51-58
    5.2.1 不同管径内流量随动载的变化  51-52
    5.2.2 不同管径内绝对压力随动载的变化  52-54
    5.2.3 不同管径内压差随动载的变化  54-55
    5.2.4 不同管径内空隙率随动载的变化  55-57
    5.2.5 不同管径内Re 随动载的变化  57-58
  5.3 不同管径的传热特性随动载的变化  58-63
    5.3.1 不同管径内流体温度随动载的变化  58-60
    5.3.2 加热段（实验段）换热系数随动载的变化  60-63
  5.4 本章小结  63-64
第六章正向载荷及管径对两相流动和传热的影响  64-80
  6.1 逆载、顺载及管径对流型的影响  64-69
    6.1.1 逆载与管径对流型的影响  64-65
    6.1.2 顺载与管径的影响  65-69
  6.2 逆载、顺载及管径对流动和传热的影响  69-79
    6.2.1 逆载作用下管径相关的研究  69-74
    6.2.2 顺载作用下管径相关的研究  74-79
  6.3 本章小结  79-80
第七章结论  80-83
  7.1 结论  80-81
  7.2 本文创新点  81
  7.3 展望  81-82
  7.4 两点工程指导建议  82-83
参考文献  83-87
致谢  87-88
在学期间的研究成果及发表的学术论文  88

管径及侧向载荷对管内沸腾两相流流动和传热影响

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