非能動余熱排出熱交換器傳熱機制與計算方法研究

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1、＂⑷學＾：０２０１０００６８ｔＷ＇＂＿＿＿，，＿“＿＿＊ｍ彷＾ｆｌＨｍ？、‘■ｍ…：灣『，非能動余熱排出熱交換器傳熱機制與ｆ＾ｘＭ目：－？．＝？．ｉ．計算方法研究一＿．ｒ學科專業(yè)動力工程及工程熱物理：－、先進換熱器傳熱機制研究．：研究方向：：：▲：廣＾＾ｇ：論文作者：＾ｉ＾指導教師王學４教授：Ｖ？：一：讀＇？卻：＇＇＂？？＞？－－－＜．．．．“：’－ｒ）．‘２０１５年０５２０日定稿日期：月學位論文使用授權(quán)聲明本學位論文作者完全了解學校有關(guān)保留、使用學位論文的規(guī)定，同

2、意學校保留并向國家有關(guān)部門或機構(gòu)送交論文的復印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)華東理工大學可以將本學位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復制手段保存和匯編學位論文。保密論文在解密后遵守此規(guī)定。論文涉密情況：不保密□保密，保密期（年月至年）＿＿—日——月日—學位論文作者簽名：：丨巧“Ｉ指導老師簽名今炎＂日期：年Ｓ月》日日期年ｒ月＞日ｙ／分類號：ＴＱ０５１．５密級：ＵＤＣ：華東理工大學學位論文非能動余熱排出熱交換器傳熱機制與計算方法研究門啟明指導教師姓名：王學生、教授

3、、華東理工大學申請學位級別：博士專業(yè)名稱：動力工程及工程熱物理１論文定稿日期：２０５．０５．２０論文答辯日期：２０１５．０５．２８學位授予單位：華東理工大學學位授予日期：答辯委員會主席：鄒慧君教授評閱人：李培寧教授代彥君教授張鵬教授朱彤教授王定標教授作者聲明我鄭重聲明：本人恪守學術(shù)道德，崇尚嚴謹學風。所呈交的學位論文，是本人在導師的指導下，獨立進行研究工作所取得的結(jié)果。除文中明確注明和引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何他人己經(jīng)發(fā)表或撰寫過的內(nèi)容。論文為本人親自撰寫，并對所寫內(nèi)容負責。論文作者簽名：２０１５年５月２

4、８日華東理工大學博士學位論文第Ｉ頁非能動余熱排出熱交換器傳熱機制與計算方法研究描玻彌安非能動余熱排出熱交換器（ＰＲＨＲＨＸ）是第三代ＡＰ系列核電站非能動余熱排出系。統(tǒng)中的關(guān)鍵設(shè)備，國內(nèi)外對，其傳熱機理十分復雜，設(shè)計方法不同于普通換熱器目前ＰＲＨＲＨＸ傳熱機制的研究文獻很少，該類換熱器的傳熱設(shè)計計算方法更為罕見。＂—ＣＡＰ本文以大型先進壓水堆核電站國家科技重大專項１４００非能動余熱排出熱”項目為背景一交換器熱力分析與設(shè)計研究，圍繞ＰＲＨＲＨＸ的傳熱機理進行了系列的研究。構(gòu)建了ＰＲＨＲＨＸ模型實驗系統(tǒng)，實驗模擬了換熱器的換熱過程。在飽和沸騰和。自然

5、對流區(qū)域之間引入傳熱過渡段，并研究了其傳熱機理在此基礎(chǔ)上提出了熱講三段式傳熱模式并進行了驗證。此外，進行了實驗模型和全比例模型的數(shù)值模擬，得到了熱一ＨＲＨＸ講溫度及流動的分布并分析了水箱介質(zhì)溫度分層的原因。最后，開發(fā)了套ＰＲ傳熱計算法方法并編制了ＰＲＨＲＨＸ熱力計算軟件，為該換熱器的自主化設(shè)計提供技術(shù)依據(jù)：。主要得到以下結(jié)論一ＰＲＨＲ１分析得到ＰＲＨＲＨＸ的傳熱機理為：換熱管管內(nèi)流動是由核電站回路和（）ＨＸ之間的溫差和高度差引起的自然循環(huán)流動，其傳熱形式為管內(nèi)自然對流傳熱；管外水箱中包含兩種傳熱形式，為核池沸騰傳熱和大空間自然對流傳熱。２構(gòu)建了非能動余熱排出熱

6、交換器模型實驗系統(tǒng)，進行了管外自然對流和沸騰實（）驗，，結(jié)果顯示，水箱介質(zhì)受熱后，位于上部的流體溫度首先升高在水箱軸向出現(xiàn)明顯的溫度分層。在水箱徑向，，流體混合均勻不同位置溫度變化不大。無論水箱內(nèi)為何種傳熱形式（沸騰或自然對流），水箱介質(zhì)均會出現(xiàn)軸向溫度分層現(xiàn)象。實驗發(fā)現(xiàn)了ＰＲＨＲＨＸ熱講傳熱過渡區(qū)的存在。熱講包含多種傳熱形式，沿水箱高ＰＲＨＲＨＸ熱講中度方向依次分布。包括飽和沸騰區(qū)，自然對流區(qū)以及存在于兩者之間的傳熱過渡區(qū)。以此為依據(jù)，提出了ＰＲＨＲＨＸ熱講三段式傳熱模式，以上三個傳熱區(qū)域中的傳熱形式共同存在于ＰＲＨＲＨＸ熱講中，且隨著時間的進行三種傳熱形式

7、之間存一在定的轉(zhuǎn)化規(guī)律。給出了傳熱過渡區(qū)的傳熱計算關(guān)聯(lián)式，用于該區(qū)域熱流密度的計算。通過實驗發(fā)現(xiàn)過渡區(qū)的傳熱形式為過冷沸騰傳熱，并擬合得到了新的傳熱計算經(jīng)驗關(guān)聯(lián)式，解決了只采用飽和沸騰和自然對流兩段進行計算時交界面處計算傳熱量、傳熱系數(shù)等參數(shù)不連續(xù)的問題，將自然對流和飽和沸騰區(qū)域很好地聯(lián)系起來。實驗確定了最適用于ＰＲＨＲＨＸ管內(nèi)自然循環(huán)流動傳熱計算的經(jīng)驗公式為ｔｔｕｓ