本文使用歐拉多相流模型數(shù)值模擬水在半壁受熱管內(nèi)插入扭帶的過冷流動沸騰的傳熱特性,并用公開發(fā)表的實驗數(shù)據(jù)對模擬數(shù)據(jù)進行驗證,2種數(shù)據(jù)吻合良好。同時,在插入扭帶的不同扭轉(zhuǎn)比y=4.0、8.0、11.4,質(zhì)量流量G=900、1 165 kg/（m²·s）,熱流密度q=570、741 kW/m²情況下,對過冷流動沸騰下截氣率、沸騰起始點（ONB）、水溫、壁面溫度分布和傳熱系數(shù)等傳熱特性進行了分析。結(jié)果表明,管內(nèi)插入扭帶對于半壁面加熱的過冷流動沸騰具有傳熱強化作用,而且扭轉(zhuǎn)程度越大的扭帶對半壁加熱的過冷流動沸騰強化換熱越強烈。 

【文章來源】：熱力發(fā)電. 2020,49(07)北大核心

【文章頁數(shù)】：9 頁

【部分圖文】：

光管z=2.0m處截氣率云圖Fig.8Thecontourofvaporvolumefractionatz=2.0mofthesmoothpipe

流模型本文中的數(shù)值模型使用了混合湍流模型，此模型中k和方程關(guān)系式如下：t,mmmmkk,mm()()mkkkktG(22)mt,mmmm1k,m2m()()()tCGCk(23)式中：m為混合密度，kg/m3；m為分子黏度，kg/(m.s)；m為速度，m/s；m為源項，kg/(m·s4)。混合湍流黏度t,m與產(chǎn)生的湍動能Gk,m公式如下：2t,mmμkuC(24)Tk,mt,mmmmG():(25)1.2物理模型本文模型是垂直上升管，加熱壁面提供恒定的均勻熱流密度，模型及邊界條件如圖1所示。圓管長L=2000mm，直徑d=15.4mm，壁厚w=2mm，工作壓力p=4.5MPa。工作介質(zhì)為水，進口水溫T=470.55K，重力加速度g=9.81m/s2，方向為Z軸方向，模擬操作參數(shù)見表1。圓管材料為不銹鋼，相關(guān)參數(shù)見表2。圖1模型及邊界條件Fig.1Themodelandtheboundaryconditions表1模擬操作參數(shù)Tab.1Theoperationparametersinsimulations參數(shù)數(shù)值工作壓力p/MPa4.5入口溫度Tinlet/K470.55熱流密度q/(kW·m–2)570重力加速度g/(m·s–2)9.81質(zhì)量流量G/(kg·(m2·s)–1)900

第7期周賀義等半壁受熱管內(nèi)插扭帶的過冷流動沸騰傳熱特性數(shù)值模擬109http://www.rlfd.com.cn表2不銹鋼材料參數(shù)Tab.2Propertyparametersofthestainlesssteel參數(shù)數(shù)值密度/(kg·m–3)8030比熱容cp/(J·(kg·K)–1)502.48導熱系數(shù)/(W·(m·K)–1)16.271.3網(wǎng)格獨立性驗證在本文中，采用六面體結(jié)構(gòu)性網(wǎng)格對模型進行劃分，網(wǎng)格劃分的橫截面如圖2所示。為了保證模型網(wǎng)格的獨立性，對4個不同的網(wǎng)格數(shù)進行分析。以表1參數(shù)為例，流體入口溫度470.55K，加熱壁面熱流密度570kW/m2，不同網(wǎng)格數(shù)量的計算結(jié)果見表3。圖2網(wǎng)格橫截面Fig.2Thecross-sectionofthegrid表3不同網(wǎng)格數(shù)下出口截氣率Tab.3Thevaporvolumefractionsattheoutletwithdifferentgridnumbers網(wǎng)格數(shù)截氣率/%偏差值/%60800045.5486400044.422.51103040043.532.05122880043.540.020當網(wǎng)格數(shù)為1030400和1228800時，根據(jù)式(26)計算的蒸汽體積分數(shù)誤差只有0.020%。當網(wǎng)格為1030400時，網(wǎng)格數(shù)目的增加對計算結(jié)果的影響不大。因此，當網(wǎng)格數(shù)為1030400時，可以滿足精度要求，網(wǎng)格的獨立性檢驗完成。11=NNN(26)式中：為截氣率，%；為偏差值，%。1.4模型驗證為了驗證本文RPI沸騰模型的適用性和準確性，利用Bartolemei等人的實驗數(shù)據(jù)[13-15]進行驗證。本文通過數(shù)值模擬計算出沿圓管軸向的截氣率和過冷度，其與實驗數(shù)據(jù)的對比如圖3所示。由圖3可以看出，數(shù)值模擬結(jié)果和實驗結(jié)果具有良好的統(tǒng)一性。圖3過冷度與截氣率的模擬值與實驗值對比Fig.3Thesimulatedandexperiment

【參考文獻】：
期刊論文
[1]超超臨界循環(huán)流化床鍋爐內(nèi)螺紋管水冷壁流動傳熱特性試驗研究[J]. 王文毓,李耀德,趙云杰,曲默豐,楊冬,凌文.  中國電機工程學報. 2018(02)
[2]T23和T91高溫過熱器短時超溫爆管的組織性能分析[J]. 史志剛,馬紅,崔雄華,王飛,王碧磊.  熱力發(fā)電. 2014(09)



本文編號：3317129