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换热设备余热排放性能研究

* 来源: * 作者: * 发表时间: 2020-02-29 22:51:11 * 浏览: 268
1实验研究与分析1.1实验系统在被动余热去除方案中,蒸汽发生器产生的蒸汽依靠自然循环进入余热排放热交换器,冷凝在换热管的内壁上,并冷凝。水流回蒸汽发生器。热交换管外部的热交换形式是自然对流热交换和沸腾热交换。由于管中的冷凝传热系数比管外部的自然对流传热系数大得多,因此必须增加传热管外部的自然对流传热系数,以改善整体传热特性传热管的为了确定整体式针翅管,多孔管,低肋管和光滑管的传热特性,设计了如图1所示的实验装置。实验装置的实验部分高于锅炉出口,整个实验系统是自然循环的。锅炉中产生的饱和蒸汽进入实验段,在实验管中冷凝成水,冷凝水从锅炉底部流回锅炉。该实验通过测量每单位时间的冷凝水产量来确定实验管的传热能力。为了确定实验管外壁的温度和水箱中冷却水的平均温度,在实验管上焊接了5对镍-铬-镍-硅-硅热电偶和3对铜在水箱中安装了常数热电偶。实验中使用的一体式针翅管和低肋管的结构如图所示。参见每个实验管的主要结构参数(整个针翅管的翅片间距为2.6mm)。 1.2管外单相自然对流和核沸腾的实验研究。在废热去除系统运行的初始阶段,加油水箱中的水温较低。此时,废热去除热交换器的主要热交换形式是单相自然对流和过冷沸腾。在紧急关闭反应堆之后,反应堆的剩余功率长时间保持在接近全功率的7左右,并且蒸汽发生器中的蒸汽压力和温度等参数也相对稳定。但是,加油箱中的水温会随时间升高,直到发生稳定的核沸腾。在实验中,热交换管入口处的蒸汽压力始终保持在固定值(表压0.14MPa),水箱中的冷却水从常温变为沸点。在实验中发现,随着冷却水的温度升高,热交换管的壁表面的温度也升高。通过实验,得到了管外传热系数与传热温差的关系曲线,以及传热管总传热系数与传热温差的关系曲线。从实验曲线可以看出,随着传热温度差的减小,管外传热系数和总传热系数逐渐增大:当传热温度差为25至75°C时,传热系数传热管外部总传热系数的增加速度相对较慢,因为在此温度差区域内,传热管外部的传热形式主要是单相自然对流,并且热量增加的趋势转移温度差相对较慢。在该区域中,低肋管的传热特性优于其他热交换管,因为低肋管的管外有效传热面积大于其他热交换管,并且散热片位于管子增加了壁附近流体的干扰。当传热温差为20°C时直至饱和核沸腾OCCurs在传热管的表面上,传热管外部的传热系数和总传热系数迅速增加,并且每个传热管的传热系数相似,因为实验管的外壁温度约为100 ℃,并且随着箱内冷却水温度的不断升高,换热管的外壁温度也随之升高。此时,换热管外部的换热主要是过冷沸腾,因此应在过冷沸腾区域进行更换。热管的传热特性(中国热交换器行业的发展)相似。从图中还可以看出,在以过冷沸腾为主的区域中,多孔管也具有与低肋管相似的特性,但是在单个相对温度下,其传热系数要小于低肋管。流动区域。 1.3核沸腾实验由于附着在管壁上的气体和实验管中的气体会影响实验的准确性和实验的可重复性,因此在实验开始之前,应对实验管的表面和内部进行脱气。实验系统去除不凝性气体,然后检查测量系统的工作状况。然后,通过蒸汽加热冷却水箱中的冷却水直到发生稳定的核沸腾,然后调节电加热锅炉的加热功率以将锅炉的内部压力保持在稳定值。在温度稳定之后,记录热交换管壁表面的温度和冷凝液。然后调节锅炉的电加热功率,使锅炉中的蒸汽压力达到下一个实验点。实验稳定后,记录下此时换热管壁表面的温度和冷凝水量。重复上述实验过程以完成实验。通过处理实验数据,获得了如图所示的实验结果。可以看出,在核沸腾状态下,整个针翅管多孔管的外部热通量密度与管壁的过热度具有相似的趋势,并且比轻型管高,肋管,大约是灯管。 (壁厚1.5mm)是低成本灯管的两倍。这是因为,在传热管的壁面上发生核沸腾的情况下,针翅片管和多孔管的壁面上的气化芯的数量多于光管。同时,致密的针状翅片和小孔抑制了大气泡的形成。壁表面附近的流体扰动很严重。另外,整个针翅片管和针翅片管的存在增加了管外的热交换面积,使得热交换器管的外表面过热程度较小,并且管外的热通量密度大于的灯管和低肋管。 2结论通过实验研究,比较和分析了几种类型的换热管在自然对流,过冷沸腾和核沸腾条件下的传热特性。得出以下结论:1)整个针翅管的有效传热面积大于换热管的其他结构,小针翅加强了壁流体的扰动。因此,沸腾区针状翅片管的整体传热特性要优于其他传热管; 2)合理的翅片壁面可以改善传热管。单相自然对流和成核沸腾换热系数实现了换热设备的小型化。