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单棒通道流动振荡诱发沸腾临界可视化实验研究

刘海东 陈德奇 秦江 刘汉周 颜培刚 刘伟

刘海东, 陈德奇, 秦江, 刘汉周, 颜培刚, 刘伟. 单棒通道流动振荡诱发沸腾临界可视化实验研究[J]. 核动力工程, 2022, 43(1): 35-41. doi: 10.13832/j.jnpe.2022.01.0035
引用本文: 刘海东, 陈德奇, 秦江, 刘汉周, 颜培刚, 刘伟. 单棒通道流动振荡诱发沸腾临界可视化实验研究[J]. 核动力工程, 2022, 43(1): 35-41. doi: 10.13832/j.jnpe.2022.01.0035
Liu Haidong, Chen Deqi, Qin Jiang, Liu Hanzhou, Yan Peigang, Liu Wei. Visual Experimental Study on Boiling Crisis Induced by Flow Oscillation in a Single Rod Channel[J]. Nuclear Power Engineering, 2022, 43(1): 35-41. doi: 10.13832/j.jnpe.2022.01.0035
Citation: Liu Haidong, Chen Deqi, Qin Jiang, Liu Hanzhou, Yan Peigang, Liu Wei. Visual Experimental Study on Boiling Crisis Induced by Flow Oscillation in a Single Rod Channel[J]. Nuclear Power Engineering, 2022, 43(1): 35-41. doi: 10.13832/j.jnpe.2022.01.0035

单棒通道流动振荡诱发沸腾临界可视化实验研究

doi: 10.13832/j.jnpe.2022.01.0035
基金项目: 国家自然科学基金(U1867219)
详细信息
    作者简介:

    刘海东(1990—),男,博士研究生,现主要从事反应堆热工水力方面的研究,E-mail: haidongliu@hit.edu.cn

  • 中图分类号: TL334

Visual Experimental Study on Boiling Crisis Induced by Flow Oscillation in a Single Rod Channel

  • 摘要: 为深入分析沸腾两相流动振荡诱发沸腾临界的影响特性,本文以去离子水为工质,横截面19 mm×19 mm、中心为外径9.5 mm的单棒通道为研究对象,通过在不同热工参数下开展沸腾两相流动特性可视化实验研究,结合汽泡行为和汽-液界面特性,分析流动振荡诱发沸腾临界的影响特性。研究结果表明,低压力、低质量流速和低入口过冷度下,极易出现流动振荡,并导致沸腾临界提前发生,此时的临界热流密度与稳定工况下相比明显偏低;随着壁面热流密度不断增加,流道中两相流型先后出现泡状流、弹状流、合并弹状流、搅混流、剧烈搅混流、不稳定环状流;当流动出现剧烈振荡时,流道存在回流;发生沸腾临界时流道压降波动最大,对应的流型为不稳定环状流。因此,单棒通道内流动振荡可能会导致沸腾临界提前发生。

     

  • 图  1  实验回路示意图

    1—水箱;2—过滤器;3—屏蔽泵;4—文丘里流量计; 5—预热段;6—实验段;7—稳压器; 8—冷却泵;9—管壳式换热器;10—冷却水箱;11—冷却塔

    Figure  1.  Schematic Diagram of Experiment Loop

    图  2  实验本体示意图

    Figure  2.  Schematic Diagram of Experiment Body

    图  3  实验段横截面示意图

    Figure  3.  Schematic Diagram of Experiment Section Cross-Section        

    图  4  质量流速和壁面热流密度时程图(ΔTsub=30 K)

    Figure  4.  Time History of Mass Velocity and Wall Heat Flux (ΔTsub=30 K)

    图  5  质量流速和壁面热流密度时程图 (ΔTsub=20 K)

    Figure  5.  Time History of Mass Velocity and Wall Heat Flux (ΔTsub=20 K)

    图  6  质量流速和壁面热流密度时程图(ΔTsub=10 K)

    Figure  6.  Time History of Mass Velocity and Wall Heat Flux (ΔTsub=10 K)

    图  7  压降和壁面热流密度时程图

    Figure  7.  Time History of Pressure Drop and Wall Heat Flux

    图  8  不同轴向位置壁温时程图 (ΔTsub=10 K)

    Figure  8.  Time History of Wall Temperature of Different Axial Position

    图  9  不同壁面热流密度下可视化图像

    Figure  9.  Visual Image under Different Wall Heat Fluxes

    图  10  质量流速和壁面热流密度时程图(P=0.1 MPa)

    Figure  10.  Time History of Mass Velocity and Wall Heat Flux (P=0.1 MPa)

    图  11  质量流速和壁面热流密度时程图(P=0.3 MPa)

    Figure  11.  Time History of Mass Velocity and Wall Heat Flux (P=0.3 MPa)

    图  12  质量流速和壁面热流密度时程图[G=1400 kg/(m2·s)]     

    Figure  12.  Time History of Mass Velocity and Wall Heat Flux [G=1400 kg/(m2·s)]

    表  1  本实验测量不确定度

    Table  1.   Measuring Uncertainties in this Experiment

    测量参数不确定度/%
    加热棒外径0.31
    加热棒长度0.37
    压力0.06
    压差0.05
    质量流速0.35
    流体温度1.00
    壁温1.67
    直流电压0.10
    直流电流0.50
    壁面热流密度0.70
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出版历程
  • 收稿日期:  2020-12-07
  • 修回日期:  2021-01-18
  • 刊出日期:  2022-02-01

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