多孔介质通道内气液两相流动阻力特性实验.pdfVIP

第32卷第3期 核动力工程 VbI．32．NO．3 2Ol l 年6月 NuclearPower Jun． 2Oll Engineering 文章编号：0258—0926(2011)03-0106-06 多孔介质通道内气一液两相流动阻力特性实验 、张楠，孙中宁 (哈尔滨工程大学核科学与技术学院．哈尔滨．150001) 摘要：基于新型水冷球床反应堆，以水和空气为工质，分别在直径为2、5、8in／n的玻璃球填充圆管形 成多孔介质通道中，对竖直向上气．液两相流动阻力特性进行了实验研究。结果表明，阻力压降随着气液流量 的增加而增大，并且与流型存在一定的对应关系；在相同流动条件下，颗粒直径和孔隙率对压降有明显影响。 结合实验所得的234组实验点，对两类阻力关系式(分相模型关系式和均相模型关系式)进行了比较和改进。 结果表明，基于分相模型的关系式一致性较好，但随着颗粒直径的增加其偏差值增大；现有的基于均相模型 关系式预测值与实验值相差较大，而改进的均相模型关系式与实验值吻合较好。 关键词：多孔介质；两相流；阻力压降预测 中图分类号：TL334文献标识码：A 1 引 言 球形燃料元件与轻水反应堆结合，可使反应 堆具有良好的经济性和固有安全性。与棒状燃料 元件相比，冷却剂流经球形燃料元件堆积形成的 多孔介质流道，其阻力将大大增加。对于沸水堆 或超临界反应堆，堆芯内冷却剂将经历由单相到 两相、甚至超临界状态的全过程，所以研究和掌 握球床多孔介质通道热工水力特性，特别是两相 流动和传热特性，对此类反应堆的堆芯设计和安 全分析是十分重要的。 图l实验装置系统流程图 目前，关于多孔介质内两相阻力特性研究主 Schemmiefor Fig．1 DiagramExperimentApparatus 要以石油化学工程中的滴流床为背景。文献【1]较 l——水箱；2一水泵；3过滤器：4一流量 早地对竖直多孔介质通道内的两相流动阻力特性 计；s_——空气压缩机；6_——储气罐；7——抽水分离器； 扯稳压阀；卜气一液混合器；l旺气动球阀 进行了比较系统的实验研究；此后相继有一些学 ll——实验段；12一压差测量系统；l扣—数据采集 者分别对不同形状填充物形成的多孔介质通道内 系统；14一气冰分离器 两相流动特性进行研究，并获得了相应的压降关 系式【2~71。目前，关于球形颗粒形成的多孔介质内 系统、供气系统、实验段和数据采集系统4部分 组成。 的两相流动阻力研究还不完善，尤其以竖直向上 实验工质由去离子水和压缩空气组成，空气 流动条件下的研究最为欠缺。因此，本文针对球 经压缩机压缩后储存在储气罐中，通过油．水分离 形颗粒填充多孔介质通道内的气．液两相竖直向 器后进入气．液混合器；水由离心泵从水箱中抽取 上流动阻力特性进行了实验研究，并与现有的阻 后经过滤器，进入气．液混合器。混合后的两相流 力压降关系式进行比较分析。