核电运行管理有限公司热工水力复习的资料.docx

核电运行管理有限公司xx培训班热工水力复习资料  PAGE \* MERGEFORMAT 79各区传热机理和传热关系式 1.单相液体自然对流区（A点前） 泡核沸腾区（ABC） （1）泡核沸腾传热机理（图3.3-2） 图3.3-2壁温Tw随汽泡状态的变化及传热机理 汽化潜热传热， 汽—液置换传热， 微对流传热。 此外，还包括因温差引起的热传导、汽泡脱离时尾流引起对流增强、汽泡柱引起自然对流和热毛细管流等。所有这些机理都使泡核沸腾传热大大增强，导致很高的传热系数。 对于水的泡核沸腾经验关系式 Jens—Lottes关系式： （3.3-5） Thom关系式： （3.3-6） 式中，q是热流密度，W/m2；p为压力，MPa；T为温度，K或℃。 从以上关系式可以看出，池式沸腾的传热强度（即q）与液体欠热度 无关。这一事实可由微对流和汽-液置换传热机理来解释。因为液体欠热度的增加或减小可以加强或消弱微对流效应，但同时因汽泡尺寸的减小或增大，而消弱或加强了汽-液置换效应，从而使对传热强度的影响几乎抵消。 从以上关系式可以看出，池式沸腾的传热强度（即q）取决于壁面过热度 和饱和液体及饱和蒸汽的物性量，即沸腾系统的压力p。 ◆临界热流密度（CHF）工况机理 主要有两种机理，其一是汽泡合并，即在加热表面上生成的汽泡是如此之多，以至于相邻的汽泡或汽柱合并成一片，形成一层导热性很差的蒸汽膜覆盖在表面上，它把加热面与液体隔离开来，使传热恶化；其二是流体动力学不稳定性，在高热流密度下，蒸汽产生率是如此之高，以至于向壁外运动的蒸汽速度非常大，它与向壁面运动的液体速度构成某一最大相对速度，从而使汽—液分界面出现很大的波动，并失去稳定，汽—液逆向流动遭到破坏，蒸汽就滞留在加热表面上，形成汽膜覆盖表面，使传热恶化。这两种机理都因为一层蒸汽膜覆盖在加热表面上而使液体无法到达和湿润加热壁面，造成传热恶化。 对于欠热沸腾，临界热流密度qC,SUB有所提高，用下式修正： （3.3-9） ◆3.3.1.3影响池式沸腾的主要因素 1．系统压力：提高压力使给定尺寸的空穴泡化所需要的过热度△TW变小，从而使沸腾曲线（图3.3-1）上的ABC段向左移动。即压力越高，同样的△TW可传递更高的热流密度q。式（3.3-3）直接体现出压力p对q的影响。式（3.3-2）和（3.3-4）则通过流体的物性（流体物性一般在饱和温度下计算）来反映压力的影响。系统压力对临界热流密度qc的影响比较复杂，一般说来，对于水，在低压时，qc随压力的增加而增大，当压力增至水的临界压力的1/3(约7MPa)左右时，qc达到最大值，此后，随压力继续增加（高压时）qc反而减小。 2.主流液体温度Tf：从式（3.3-2）到（3.3-6）可以看出，主流液体的温度Tf对泡核沸腾传热强度q没有影响。但是，欠热度对临界热流密度qc有显著的影响，由式（3.3-9）可以看出，随着欠热度△TSUB的增加qc升高。 此外，加热表面越粗糙，泡核沸腾传热增强。但是，表面粗糙度对qc和膜态沸腾传热的影响很小。这主要是与由于汽膜覆盖加热表面，把粗糙度掩盖。 ◆流动沸腾传热 流动沸腾是指液体有宏观运动的系统内的沸腾，加热面上汽泡生长受到液体流动方向上的附加作用，使壁面的泡化过程特性发生变化。液体运动可以是由外力强制作用引起的强迫流动，也可以是由流体密度差造成的自然对流。流动沸腾常伴随着各种汽-液两相运动，所以它比池内沸腾复杂。 图3.3-3在较低热流密度下，垂直管内的流动沸腾的传热工况和汽-液两相流型 A—单相液体对流传热； B—欠热泡核沸腾（也叫过冷泡核沸腾）； C+D—饱和泡核沸腾； E+F—通过液膜的强制对流蒸发传热； F和G之间-是蒸干（干涸）； G—缺液区传热（蒸干后的传热—Post dryout）； H—单相蒸汽对流传热。 ◆在很高热流密度下，同样可以发生欠热泡核沸腾或饱和泡核沸腾。由于产生的汽泡数量很多，甚至在加热面附近形成蒸汽片或蒸汽柱。当汽泡产生的频率高到在汽泡脱离壁面之前就形成了汽膜时，就发生偏离泡核沸腾（即DNB型CHF）。在DNB之前，汽—液两相流型是泡状流，其传热工况是欠热泡核沸腾或低含汽率的饱和泡核沸腾；在DNB之后，汽—液两相流型是反环状流（环状汽膜覆盖壁面，中心流动着液核），相应的传热工况为膜态沸腾。在很高热流密度下，如果流体的流量也很高，则在DNB之前，只发生欠热泡核沸腾，这时的DNB称之为欠热DNB；如果流体的流量较低，则在DNB之前，可能发生低含汽率的饱和泡核沸腾，这时的DNB称之为饱和DNB。在膜态沸腾之后，是缺液区传热工况。 图3.3-4在高热流密度下，垂直管内的流