第３８卷第１２期２０１７年１２月
哈 尔 滨 工 程 大 学 学 报ＪｏｕｒｎａｌｏｆＨａｒｂｉｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ
Ｖｏｌ．３８№．１２
Ｄｅｃ．２０１７
简谐脉动流过冷沸腾换热特性实验
刘欣１
，冯丽１
，袁红胜２
，谭思超
１
（１．哈尔滨工程大学核安全与仿真技术国防重点学科实验室，黑龙江哈尔滨１５０００１；２．中国核动力研究设计院核反应堆系
统设计技术重点实验室，四川成都６１０２１３）
摘 要：为研究简谐脉动对过冷沸腾换热的影响机理，本文以竖直加热圆管为研究对象，分析了入口过冷度不同工况下换热特性受脉动幅度和周期的影响。实验结果表明：在过冷沸腾初期，脉动振幅和脉动周期越大，换热效果越好；在过冷沸腾后期，脉动振幅越大，换热效果越差，而此时脉动周期对换热影响基本可以忽略，脉动振幅主要通过改变流量波动范围影响过冷沸腾换热程度，脉动周期主要通过改变流体与壁面间换热进行程度影响过冷沸腾换热程度。
关键词：竖直加热圆管；流量波动；过冷沸腾；气泡；壁温；对流换热系数ＤＯＩ：１０．１１９９０／ｊｈｅｕ．２０１６０９０９２
网络出版地址：ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｃｎｋｉ．ｎｅｔ／ｋｃｍｓ／ｄｅｔａｉｌ／２３．１３９０．ｕ．２０１７０４２７．１４０７．０４６．ｈｔｍｌ中图分类号：ＴＬ３３１；ＴＫ１２４ 文献标志码：Ａ 文章编号：１００６-７０４３（２０１７）１２-１８９０-０７
Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｓｔｕｄｙｏｆｓｕｂｃｏｏｌｅｄｂｏｉｌｉｎｇｏｎｈｅａｔｔｒａｎｓｆｅｒ
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６１０２１３，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｏｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｔｈｅｈｅａｔｔｒａｎｓｆｅｒｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｓｕｂｃｏｏｌｅｄｂｏｉｌｉｎｇｉｎａｐｕｌｓａｔｉｎｇｆｌｏｗ，ｗｅｏｂｓｅｒｖｅｄｔｈｅｅｆｆｅｃｔｏｆａｍｐｌｉｔｕｄｅａｎｄｐｅｒｉｏｄｐｕｌｓａｔｉｏｎｏｎａｖｅｒｔｉｃａｌｈｅａｔｉｎｇｔｕｂｅａｔｄｉｆｆｅｒｅｎｔｓｕｂｃｏｏｌｅｄｂｏｉｌｉｎｇｓｔａｇｅｓ．Ｏｕｒｒｅ-ｓｅａｒｃｈｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔａｎｉｎｃｒｅａｓｅｉｎｔｈｅｐｕｌｓａｔｉｏｎａｍｐｌｉｔｕｄｅｏｒｐｅｒｉｏｄｉｎｔｅｎｓｉｆｉｅｓｈｅａｔｔｒａｎｓｆｅｒｉｎｔｈｅｉｎｉｔｉａｌｓｔａｇｅｏｆｓｕｂｃｏｏｌｅｄｂｏｉｌｉｎｇ．Ｉｎｔｈｅｆｉｎａｌｓｔａｇｅｏｆｓｕｂｃｏｏｌｅｄｂｏｉｌｉｎｇ，ｔｈｅｈｅａｔｔｒａｎｓｆｅｒｄｅｔｅｒｉｏｒａｔｅｓｗｉｔｈｉｎｃｒｅａｓｅｓｉｎｔｈｅｐｕｌ-ｓａｔｉｏｎａｍｐｌｉｔｕｄｅ，ｓｕｃｈｔｈａｔｔｈｅｅｆｆｅｃｔｏｆｔｈｅｐｕｌｓａｔｉｏｎｐｅｒｉｏｄｏｎｔｈｅｈｅａｔｔｒａｎｓｆｅｒｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｃａｎｂｅｎｅｇｌｅｃｔｅｄ．Ｔｈｅｐｕｌｓａｔｉｏｎａｍｐｌｉｔｕｄｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｓｓｕｂｃｏｏｌｅｄｂｏｉｌｉｎｇｂｙｃｈａｎｇｉｎｇｔｈｅｒａｎｇｅｏｆｆｌｏｗｆｌｕｃｔｕａｔｉｏｎａｎｄｔｈｅｐｕｌｓａｔｉｏｎｐｅ-ｒｉｏｄｉｎｆｌｕｅｎｃｅｓｓｕｂｃｏｏｌｅｄｂｏｉｌｉｎｇｂｙｃｈａｎｇｉｎｇｔｈｅｄｅｇｒｅｅｏｆｈｅａｔｔｒａｎｓｆｅｒｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｆｌｕｉｄａｎｄｔｈｅｈｅａｔｅｄｗａｌｌ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｖｅｒｔｉｃａｌｈｅａｔｉｎｇｔｕｂｅ；ｐｕｌｓａｔｉｎｇｆｌｏｗ；ｓｕｂｃｏｏｌｅｄｂｏｉｌｉｎｇ；ｓｔｅａｍｂｕｂｂｌｅ；ｗａｌｌｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ；ｃｏｎｖｅｃｔｉｏｎｈｅａｔｔｒａｎｓｆｅｒｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ
收稿日期：２０１６-０９-３０．网络出版日期：２０１７-０４-２７．
基金项目：中央高校基本科研业务项目（ＨＥＵＣＦＤ１５１２，
ＨＥＵＣＦＸ１５１３）；黑龙江青年学术骨干项目（１２５４Ｇ０１７）．
作者简介：刘欣（１９９０-），男，硕士研究生；
谭思超（１９７９-），男，教授，博士生导师．
通信作者：谭思超，Ｅ-ｍａｉｌ：ｔａｎｓｉｃｈａｏ＠ｈｒｂｅｕ．ｅｄｕ．ｃｎ．
浮动核电站由于受到风浪的影响，反应堆主冷却剂系统流量有可能发生波动，而反应堆正常运行工况下允许燃料元件表面发生过冷沸腾，因此有必要对流量波动条件下沸腾换热特性进行进一步研究。
目前对于流动沸腾的研究大多集中于饱和沸腾并得到了一系列基于自身实验工况的经验关系
式，这些用于计算流动沸腾换热系数的经验关系
式可以分为两种，第一种为基于Ｃｈｅｎ公式的叠加
模型，Ｃｈｅｎ［１］
认为在饱和泡核沸腾区存在两种换热模式：泡核沸腾换热和强制对流换热，并根据
Ｒｏｈｓｅｎｏｗ［２］
提出的流动沸腾换热模型引入对流换热增强因子和泡核沸腾抑制因子提出了流动沸腾
换热系数的预测关系式；第二种为Ｌａｚａｒｅｋ-Ｂｌａｃｋ
［３］
型关系式，即认为在两相沸腾区域一些系统热工
参数对沸腾换热系数影响较大。其他研究者［４-６］
对于流动沸腾的研究及提出的经验关系式大多基于以上两种模型，但以上两种模型都是基于稳定流动工况提出的，对于流量波动条件下两相沸腾
万方数据