[發明專利]管內流動沸騰蒸干及蒸干后熱工水力特性的實驗裝置及蒸干判別方法

有效

• 申請號: 201710257707.4
• 申請日: 2017-04-19
• 公開（公告）號: CN107014860B
• 公開（公告）日: 2019-08-06
• 發明（設計）人: 史建新;孫寶芝;李彥軍;楊龍濱;宋福元;張國磊;韓懷志
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工程大學
• 主分類號: G01N25/20
• 分類號: G01N25/20
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種基于管內流動沸騰蒸干及蒸干后熱工水力特性的實驗裝置的管內流動沸騰蒸干判別方法，所述的管內流動沸騰蒸干及蒸干后熱工水力特性的實驗裝置包括豎直管實驗段、電加熱器及其控制系統、加熱電極、數據采集系統，所述豎直管實驗段上下兩端分別安裝有加熱電極，加熱電極與電加熱器相連接，豎直管實驗段外壁安裝有熱電阻，豎直管實驗段內部安裝有壓力傳感器和光纖探針，豎直管實驗段上間隔開有測孔、相鄰測孔之間安裝有差壓變送器，熱電阻、壓力傳感器、光纖探針、差壓變送器連接數據采集系統，其特征是：加熱電極通電后加熱豎直管實驗段管壁，進而加熱管內的流體，流體在管內垂直向上流動換熱過程中執行如下操作：步驟一，通過熱力計算得到蒸干位置的估計位置；步驟二，將該估計位置附近的保溫棉取出，通過熱電阻測量該估計位置區域豎直管實驗段傳熱管外壁溫度；步驟三，如果監測到的壁溫沒有劇烈升高，將步驟二取出的保溫棉填充；步驟四，對該估計位置附近區域重復步驟一至三，直到監測到蒸干現象的發生即監測到壁溫有劇烈升高；

所述通過熱力計算得到蒸干位置的估計位置的方法為：在給定實驗狀態中的流量、熱流密度和運行壓力下臨界熱流密度為0.015kW/m²，通過式計算得到對應臨界液膜厚度的臨界液膜質量流速，最后通過給定的實驗狀態和計算得到的臨界液膜質量流速查詢相應的蒸干位置；式中：δ為液膜厚度，q為熱流密度，h_fg為汽化潛熱，G_f,h為液膜質量流速，v_fg為汽液相比容之差，μ_l、μ_g分別為液相和汽相動力粘度，σ為表面張力。

2.根據權利要求1所述的管內流動沸騰蒸干判別方法，其特征是：所述監測到蒸干現象的判別方法是測量得到的壁溫的軸向變化率是否達到250K/m。

3.根據權利要求1所述的管內流動沸騰蒸干判別方法，其特征是：通過光纖探針測量蒸干前區域、蒸干位置和蒸干后區域流體溫度與質量含汽率的變化規律，并通過熱電阻測量蒸干及蒸干后壁溫的變化規律，揭示蒸干位置與流體溫度和質量含汽率之間的關系，預測蒸干及蒸干后區域的傳熱特性。

4.根據權利要求1所述的管內流動沸騰蒸干判別方法，其特征是：通過壓力傳感器和差壓傳感器監測蒸干前和蒸干后區域壓力的變化，揭示蒸干的發生對摩擦壓降的影響，及蒸干后區域摩擦壓降的變化規律。

5.根據權利要求1所述的管內流動沸騰蒸干判別方法，其特征是：光纖探針和壓力傳感器布置在核態沸騰區域的測孔和從蒸干前某一位置開始均勻開設的測孔內。