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过冷度和粗糙度对铁铬铝平板淬冷沸腾影响的实验研究

张琪琪 罗彦 卢涛 邓坚 张喜林 周照春

张琪琪, 罗彦, 卢涛, 邓坚, 张喜林, 周照春. 过冷度和粗糙度对铁铬铝平板淬冷沸腾影响的实验研究[J]. 核动力工程, 2022, 43(5): 109-114. doi: 10.13832/j.jnpe.2022.05.0109
引用本文: 张琪琪, 罗彦, 卢涛, 邓坚, 张喜林, 周照春. 过冷度和粗糙度对铁铬铝平板淬冷沸腾影响的实验研究[J]. 核动力工程, 2022, 43(5): 109-114. doi: 10.13832/j.jnpe.2022.05.0109
Zhang Qiqi, Luo Yan, Lu Tao, Deng Jian, Zhang Xilin, Zhou Zhaochun. Experimental Study on Effect of Subcooling Degree and Roughness on Quenching Boiling of FeCrAl Plate[J]. Nuclear Power Engineering, 2022, 43(5): 109-114. doi: 10.13832/j.jnpe.2022.05.0109
Citation: Zhang Qiqi, Luo Yan, Lu Tao, Deng Jian, Zhang Xilin, Zhou Zhaochun. Experimental Study on Effect of Subcooling Degree and Roughness on Quenching Boiling of FeCrAl Plate[J]. Nuclear Power Engineering, 2022, 43(5): 109-114. doi: 10.13832/j.jnpe.2022.05.0109

过冷度和粗糙度对铁铬铝平板淬冷沸腾影响的实验研究

doi: 10.13832/j.jnpe.2022.05.0109
基金项目: 国家自然科学基金(No. U2067210;No. 52176052)
详细信息
    作者简介:

    张琪琪(1996—),女,硕士研究生,现主要从事传热传质方面的研究,E-mail: 188110293226@163.com

    通讯作者:

    卢 涛,E-mail: likesurge@sina.com

  • 中图分类号: TL334

Experimental Study on Effect of Subcooling Degree and Roughness on Quenching Boiling of FeCrAl Plate

  • 摘要: 为了探究过冷度和表面粗糙度对铁铬铝(FeCrAl )平板淬冷沸腾的影响,对FeCrAl 平板在不同过冷度和表面粗糙度下的淬冷沸腾过程开展了可视化实验研究。采用热电偶测量平板内部温度,并利用导热反问题解析式求解平板表面温度和热流密度;通过对比分析实验现象,探究过冷度和表面粗糙度对平板淬冷沸腾过程的影响,并建立了过冷度与最小膜态沸腾温度的关系式。结果表明,淬冷沸腾过程中,FeCrAl 平板表面形成开尔文一亥姆霍兹(K-H)不稳定波,且气膜破裂后产生的骤冷前沿呈“抛物线”状;随着过冷度的增加,最小膜态沸腾温度增大,临界热流密度增大,平板表面冷却速率加快,淬冷沸腾过程的时长缩短;较大的表面粗糙度可以促进FeCrAl 平板表面淬冷沸腾的进行,但影响微小。

     

  • 图  1  铁铬铝平板示意图

    Figure  1.  Schematic Diagram of FeCrAl Plate

    图  2  实验装置示意图

    Figure  2.  Schematic Diagram of Experimental Facility

    图  3  不同过冷度时铁铬铝平板表面气膜变化

    Tsub—过冷度;t—时间

    Figure  3.  Change of Gas Film on FeCrAl Plate with Different Degrees of Subcooling

    图  4  不同过冷度时平板表面温度随时间变化曲线

    Figure  4.  Variation Curve of FeCrAl Plate Surface Temperature with Time with Different Degrees of Subcooling

    图  5  不同过热度下的沸腾曲线

    (TwTsat)——过热度

    Figure  5.  Boiling Curve with Different Degrees of Subcooling

    图  6  最小膜态沸腾温度与过冷度关系

    Figure  6.  Relationship between Minimum Film Boiling Temperature and Subcooling Degree

    图  7  骤冷前沿位置随时间的变化

    Figure  7.  Change of Quenching Front Position with Time

    图  8  不同过冷度下骤冷前沿传播速率

    Figure  8.  Quenching Front Propagation Velocity with Different Degrees of Subcooling

    图  9  粗糙度不同的平板表面温度随时间变化曲线

    Figure  9.  Variation Curve of Plate Surface Temperature with Time with Different Roughness

    图  10  粗糙度不同的平板表面沸腾曲线

    Figure  10.  Plate Surface Boiling Curve with Different Roughness     

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出版历程
  • 收稿日期:  2021-09-30
  • 修回日期:  2021-10-22
  • 刊出日期:  2022-10-12

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