豎管外含不凝性氣體蒸汽冷凝傳熱特性研究.pdf

1、部分新一代的反應(yīng)堆采用非能動安全殼冷卻系統(tǒng)(PCCS)，此系統(tǒng)可以不使用外部動力，依靠事故工況時(shí)熱管段與冷管段形成的密度差作為循環(huán)驅(qū)動力，來持續(xù)導(dǎo)出安全殼內(nèi)的熱量，保證事故條件下安全殼內(nèi)壓力溫度不超限定值。此系統(tǒng)利用蒸汽在換熱器表面的凝結(jié)來導(dǎo)出安全殼內(nèi)熱量，但由于安全殼內(nèi)存在大量空氣等不凝性氣體，相對純蒸汽冷凝傳熱，不凝性氣體的存在會使蒸汽的冷凝傳熱能力下降，相應(yīng)的傳熱機(jī)理也變得復(fù)雜。對豎直管管外含有不凝性氣體蒸汽的冷凝傳熱特性進(jìn)行深入

2、研究，將為研制安全可靠的PCCS創(chuàng)造必要條件。
　　基于上述目的，本文針對PCCS條件下含不凝性氣體蒸汽冷凝的傳熱特性進(jìn)行實(shí)驗(yàn)、理論模型及數(shù)值分析，完善已有研究的不足，提供更準(zhǔn)確的冷凝傳熱預(yù)測方法，更深入的認(rèn)識蒸汽冷凝傳熱的機(jī)理，為相關(guān)科學(xué)研究與工程應(yīng)用提供參考。本文主要工作如下：
　　進(jìn)行含不凝性氣體的蒸汽冷凝傳熱實(shí)驗(yàn)研究，通過對實(shí)驗(yàn)裝置內(nèi)部混合氣體不同空間位置的溫度測量，確認(rèn)不凝性氣體在混合空間內(nèi)是否有分層現(xiàn)象的發(fā)生。調(diào)

3、節(jié)實(shí)驗(yàn)過程中冷卻水的參數(shù)，實(shí)現(xiàn)對冷凝傳熱過程中壁面過冷度的研究，并以此為基礎(chǔ)，進(jìn)一步對混合氣體壓力、不凝性氣體質(zhì)量含量等其他參數(shù)的影響進(jìn)行分析，嘗試在機(jī)理方面對相應(yīng)規(guī)律進(jìn)行解釋，最終得到適用范圍更廣預(yù)測精度更高的實(shí)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式。對冷卻管管內(nèi)冷卻水發(fā)生自然循環(huán)工況時(shí)（管內(nèi)發(fā)生相變）的蒸汽冷凝傳熱特性進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究，探討低壁面過冷度條件下的蒸汽冷凝傳熱特性，對冷凝傳熱過程進(jìn)行更深入的認(rèn)識與探索，在研究各參數(shù)的基礎(chǔ)上得到相關(guān)的經(jīng)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式。
　

4、　基于含不凝性氣體蒸汽冷凝傳熱的擴(kuò)散邊界層理論預(yù)測模型，結(jié)合相關(guān)假設(shè)，建立一套完整的計(jì)算冷凝傳熱的預(yù)測模型，以此對本文實(shí)驗(yàn)以及相關(guān)經(jīng)典實(shí)驗(yàn)工況進(jìn)行理論預(yù)測，在驗(yàn)證模型預(yù)測結(jié)果精確度的同時(shí)，通過所建立的理論對冷凝過程中的凝結(jié)熱阻、對流熱阻以及液膜熱阻等傳熱傳質(zhì)過程進(jìn)行探索分析，嘗試對冷凝過程的微觀現(xiàn)象進(jìn)行更深入的解釋。
　　結(jié)合所得到的實(shí)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式，建立相關(guān)的數(shù)值計(jì)算程序，從數(shù)值計(jì)算的角度實(shí)現(xiàn)對含空氣蒸汽冷凝傳熱的模擬，通過對相關(guān)實(shí)驗(yàn)