傾斜窄通道中單相流體的傳熱特性研究.pdf

1、窄矩形通道由于具有結(jié)構(gòu)緊湊、換熱面積大及設(shè)計(jì)應(yīng)用靈活等獨(dú)特的熱工水力特性,近年來在反應(yīng)堆堆芯設(shè)計(jì)、微電子系統(tǒng)等領(lǐng)域應(yīng)用日益增多。由于其通道截面的特殊性,傳統(tǒng)的圓管流動(dòng)傳熱經(jīng)驗(yàn)關(guān)系式已不適用,目前的研究多集中于微小通道,對(duì)矩形截面通道內(nèi)的換熱特性的研究也只是基于通道處于豎直或水平加熱狀態(tài)下進(jìn)行的,而對(duì)通道處于不同傾斜角狀態(tài)下傳熱特性的研究則較少,因此研究?jī)A斜角度對(duì)窄矩形通道內(nèi)流體的傳熱特性的影響是很有必要的。
　　論文對(duì)垂直與傾斜狀

2、態(tài)下加熱窄矩形通道內(nèi)單相流體的傳熱特性進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究和數(shù)值模擬佐證實(shí)驗(yàn)。
　　實(shí)驗(yàn)在可以調(diào)整傾斜角度的試驗(yàn)臺(tái)上完成,實(shí)驗(yàn)回路內(nèi)的工質(zhì)為去離子水,實(shí)驗(yàn)段為豎直的不銹鋼窄矩形通道,分別對(duì)試驗(yàn)段垂直狀態(tài)的傳熱特性和試驗(yàn)段不同傾斜角度時(shí)的傳熱特性進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究,并將兩者的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行了對(duì)比分析。
　　研究表明,傾斜角度對(duì)窄矩形通道單相流體的傳熱特性影響較小。層流區(qū)入口段由于熱邊界層較薄,傳熱系數(shù)高于充分發(fā)展段,但是,由于流體受浮升力

3、作用,引起同向混合對(duì)流,使流動(dòng)發(fā)生層流化,削弱了傳熱能力,導(dǎo)致對(duì)流換熱系數(shù)減小。在層流區(qū)充分發(fā)展段,Nu數(shù)趨向定值,實(shí)驗(yàn)值與Hartnett公式預(yù)測(cè)值誤差在13.5％-16.8%之間;過渡區(qū)和湍流區(qū),Re數(shù)成為影響Nu數(shù)的主要因素,層流崩潰點(diǎn)過后,流動(dòng)真正進(jìn)入充分發(fā)展紊流區(qū),對(duì)流換熱系數(shù)急劇增長(zhǎng),實(shí)驗(yàn)值與Dittus-Boelter公式計(jì)算值之間的誤差在25%以內(nèi)。
　　傾斜窄矩形通道傳熱特性研究,為傾斜狀態(tài)窄矩形通道傳熱計(jì)算提供

4、了依據(jù),層流區(qū)換熱計(jì)算可以采用Hartnett公式,湍流區(qū)換熱計(jì)算可以采用Dittus-Boelter公式。
　　對(duì)不同長(zhǎng)寬比通道條件下的傳熱特性進(jìn)行數(shù)值模擬,在模擬結(jié)果中引入二次流分析。發(fā)現(xiàn)通道形狀及尺寸以及流體在通道內(nèi)的流態(tài)都會(huì)影響二次流流動(dòng),在截面長(zhǎng)寬比很大的時(shí)候,不存在二次流現(xiàn)象,伴隨著橫截面長(zhǎng)寬比不斷縮小,逐漸出現(xiàn)對(duì)稱的二次流漩渦,出現(xiàn)二次流現(xiàn)象,但截面長(zhǎng)寬比繼續(xù)降低后,流動(dòng)又趨于穩(wěn)定,二次流現(xiàn)象消失。層流狀態(tài)更易產(chǎn)生二