Fr数对密度波型脉动临界点影响地研究.pdfVIP

中国工程热物理学会 论文编号：993071 传热传质学学术会议 Fr数对密度波型脉动临界点影响的研究 赵亚滨 (江苏石油化工学院) 摘 要 本文介绍了重力和惯性力对垂直电加热管内沸腾流动流体脉动性的影响。运用频谱 分析，自关联等分析手段获得了出现脉动状态时的频率一能量曲线。由此判断脉动状态 的临界点和脉动频率的变化规律。 一介绍 密度波型脉动(DWO)属于二相流脉动性．在蒸汽发生器，热交换器及核反应器等 工业设备的运行和操作过程中都会发生流体的密度波型脉动。由此引起的振动和热应力 会导致设备原件的破坏。特别是刚进入不稳态，流体脉动最强，值得对其进行研究。尽 管已有许多学者对密度波型脉动作了实验和理论研究，但很少考虑重力和惯性力对二相 流脉动性的影响。为此，我们采用控制实验参数和操作方案的方法对垂直电加热管内沸 腾流动流体脉动性进行研究。进一步了解密度波型脉动发生和发展的规律以及影响因素。 本文介绍了实验装置、数据测量和处理系统、实验过程，并将实验结果与经验值进行比 较，分析了Fr数对开始发生密度波型脉动的临界点的影响。 二实验装置 图1为用于垂直电加热管内沸腾流动流体脉动性研究的实验装置系统图。主要包括 离心泵、屯加热器、流体混合器、热交换器、试验段和旁路等。所有管路材料为不锈钢。 工作流体为氟里昂113，它具有较低的沸点，并对应较低的工作压力。工质由立式离心 泵推动在闭合管路中循环。工质离开离心泵后分二路，一路流过试验段，另一路流过旁 路。通过调节泵出口阀，旁路入口阀和试验段进口阀可控制流过试验段和旁路的流量。 实验时，出试验段的气体或气液混合物在混合器中混合冷凝，流过两台换热器后，工质 温度进一步降低．然后进入离心泵。 试验段包括三段，即加热段，进出口测量段。加热段由内径18．9MM，壁厚O．165MIvl， 长3．56M的不锈钢制成。管子掰端直接通电，靠管子电阻自身发热加热工作流体。加热 由60KW(40V，1500A)的直流电源供电，电压漂移可以忽略。 实验时，工质在各处的压力均由差压传感器测量，试验段进口及旁路的流量均由文 丘里式流量计测量，用示波器监示整个实验过程中压力和流量的变化以获得各阶段的变 化形态。压力及流量传感器输出的电信号经过滤器及放大器，以滤去干扰信号，并将信 uM，响应时间为10u 印。在试验段出口处装有直径50 S的光学纤维探测器，以测量该 C。 处的含汽率，试验段的进出口温度由两对T形铜～康铜热电偶测量，测量精度为0，r 三实验过程 由于工作介质氟里昂113与空气接触有吸收空气的倾向，因此，每次沸腾试验前Hj 本实验工作在美国亚里桑那州立大学试验装置上完成 Ⅲ一l，17 加热排气法排除其中的空气，直到空气含量低子3％。打开所有的测量仪器，将传感器置 于准备位置，眺免启动离心泵时发生冲击损坏。启动离心泵、换热器冷却水系统及电加 热系统，按设定的步骤逐步调节经过试验段及旁路的流量。冷却水的流最及电加热量· 使试验段进口的温度由约28。C到78。C逐渐升高，整个试验过程中由泄压阀控制系统 定，测出试验段进出El处节流阀两侧的压降，确定试验段进出口的节流系数，调节节流 阀使节流系数为设定值．同时保证通过试验段和旁路的流量为设定值。 稳定态试验完成后．升高工质温度使其进入不稳态试验过程．升高工质温度的方法 有二种：一是减小换热器冷却水的流量，二是增加加熟负荷。升温的过程要求非常缓慢， 每隔l。C稳定一次，稳定时记录各测点的温度、压力、试验段和旁路的流量的平均值 及平均脉动量。用DATA6000记录30秒内试验段进口处的流量及出口调节阀两端的压差 随时间变化的曲线，并记录试验段出口处的含汽率曲线，同时观察由稳定态转变为脉动 态过程中流量一时问曲线的形状和波幅的改变，当温度升高到超过进入脉动状态温度10 。C