换热设备余热排放性能研究

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。换热管外部的换热形式为自然对流换热和沸腾换热。由于管子中的冷凝传热系数比管子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并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。为了确定实验管的外壁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。图中显示了实验中使用的一体式针翅管和低肋管的结构。请参阅每个实验管的主要结构参数（整个针状翅片管的翅片间距为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期，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。在紧急关闭反应堆后，反应堆的剩余功率在全功率下长时间保持在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，直到出现稳定的核沸腾为止。在实验中，换热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：当传热温度差在25至75°C之间时，传热每个传热管外部的热系数总传热系数的增加速度相对较慢，因为在此温度差区域中，传热管外部的传热形式主要是单相自然对流，并且增大传热系数的趋势是。传热温差缓慢。在该区域中，低肋管的热传递特性优于其他热交换管，因为低肋管的管外部的有效传热面积大于其他热交换管。同时，管子上的肋增加了壁附近的流体干扰。当传热温差为20°C时直至饱和核沸腾发生在传热管表面上，传热管外部的传热系数和总传热系数迅速增加，并且由于实验管的外壁温度在100左右，每个传热管的传热系数相似°C，并且随着箱中冷却水的温度持续升高，热交换管的外壁温度也会升高。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，但在单个相对温度下，其传热系数小于低肋管的传热系数。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。实验系统中去除不凝性气体，然后检查测量系统的工作状况。然后使用蒸汽加热冷却水箱中的冷却水直到出现稳定的核沸腾，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。温度稳定后，此时记录温度和在热交换管壁面上的冷凝水。流体量。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，记录下换热管壁表面的温度和此时的冷凝水量。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表面的过热度具有相似的趋势，并且高于光管和管壁表面。低肋管，大约是灯管。 （壁厚1.5mm），是低肋管的两倍。这是因为当在传热管的壁表面上发生核沸腾时，针和多孔管的壁表面上的汽化芯的数量大于光管的数量。同时，致密的针状翅片和小孔抑制了大气泡的形成，使得壁表面附近的流体扰动严重，此外，整个针状翅片管和针状翅片的存在增加了管外的热交换面积使热交换器的外表面过热，管外的热通量大于灯管和低肋管的热通量。 2结论通过实验研究，对几种类型的换热管在自然对流，过冷沸腾和核沸腾下的传热特性进行了比较和分析。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，因此总热量在沸腾区域，针状翅片管的传热特性优于其他传热管； 2）合理的翅片壁表面可以改善传热管。单相自然对流和成核沸腾的传热系数可实现热交换设备的小型化。