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)計應(yīng)用靈活等獨特的熱工水力特性,近年來在反應(yīng)堆堆芯設(shè)計、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)的圓管流動傳熱經(jīng)驗關(guān)系式已不適用,目前的研究多集中于微小通道,對矩形截面通道內(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)下進行的,而對通道處于不同傾斜角狀態(tài)下傳熱特性的研究則較少,因此研究傾斜角度對窄矩形通道內(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行了實驗研究和數(shù)值模擬佐證實驗。
　　實驗在可以調(diào)整傾斜角度的試驗臺上完成,實驗回路內(nèi)的工質(zhì)為去離子水,實驗段為豎直的不銹鋼窄矩形通道,分別對試驗段垂直狀態(tài)的傳熱特性和試驗段不同傾斜角度時的傳熱特性進行了實驗研究,并將兩者的實驗現(xiàn)象進行了對比分析。
　　研究表明,傾斜角度對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,引起同向混合對流,使流動發(fā)生層流化,削弱了傳熱能力,導(dǎo)致對流換熱系數(shù)減小。在層流區(qū)充分發(fā)展段,Nu數(shù)趨向定值,實驗值與Hartnett公式預(yù)測值誤差在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,層流崩潰點過后,流動真正進入充分發(fā)展紊流區(qū),對流換熱系數(shù)急劇增長,實驗值與Dittus-Boelter公式計算值之間的誤差在25%以內(nèi)。
　　傾斜窄矩形通道傳熱特性研究,為傾斜狀態(tài)窄矩形通道傳熱計算提供

4、了依據(jù),層流區(qū)換熱計算可以采用Hartnett公式,湍流區(qū)換熱計算可以采用Dittus-Boelter公式。
　　對不同長寬比通道條件下的傳熱特性進行數(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)都會影響二次流流動,在截面長寬比很大的時候,不存在二次流現(xiàn)象,伴隨著橫截面長寬比不斷縮小,逐漸出現(xiàn)對稱的二次流漩渦,出現(xiàn)二次流現(xiàn)象,但截面長寬比繼續(xù)降低后,流動又趨于穩(wěn)定,二次流現(xiàn)象消失。層流狀態(tài)更易產(chǎn)生二