| 【中文题名】 | 密度锁内流体分层特性的实验研究 |
| 【英文题名】 | The Experimental Study of Behavior of Stratification of Fluids in Density Lock |
| 【学科专业】 | 热能工程 |
| 【论文级别】 | 硕士论文 |
| 【投稿时间】 | 2007-8-21 |
| 【中关键词】 | 密度锁,非能动安全,流体分层,温度阶跃,温度交界面,蜂窝结构 |
| 【英关键词】 | Density lock,Passive safety,Fluids stratification,temperature gradient,Temperature interface,Honeycomb structure, |
| 【分类导航】 | 工业技术>能源与动力工程>热力工程、热机>热力工程理论>传热学> |
| 【论文摘要】 |
本文通过采用可视化实验观察与数据采集相结合的方法研究了密度锁内流体的分层特性。结果表明：在密度锁内工质可以分为三个区域——混合层、过渡层、导热层。过渡层内存在较大的温度阶跃，温度阶跃的存在对阻隔混合层内的扰动以及减少热量传递都有显著的作用。
通过对不同管径、不同管形的单管在不同扰动、不同温差条件下进行实验，得出实验管段的管径、管形以及扰动对流体分层稳定性有显著影响。管径越小，密度锁上方产生的惯性力越小，因此温度分界面也就越稳定。同时，与圆管相比，方形实验管段在四个拐角的位置存在流动滞留区，阻滞温度分界面的旋转，从而更有利于分界面的稳定。
在实验研究的基础上，通过合理的简化假设，利用等截面直肋模型来计算密度锁内的稳态温度场及温度交界面位置。其计算值与实验值吻合地较好，并证实了由于界面波的存在使得通过温度交界面向下水箱内所传递的热量要比通过导热的方式所传递的热量还要少一些。
此外，我们在圆形实验管段的下半部安装一段挡板，使实验管的流通面积减半，并对此实验管进行了实验研究。结果表明：实验管段上方产生的湍流涡在有挡板的位置被阻隔成为较小的涡，从而导致实验管内不存在挡板处的工质温度比存... |
| 【论文题纲】 |
|
摘要 |
5-6 |
|
Abstract |
6-11 |
|
第1章 绪论 |
11-22 |
|
1.1 论文研究背景及意义 |
11-14 |
|
1.2 密度锁的工作原理及结构设计要求 |
14-17 |
|
1.2.1 密度锁的工作原理 |
14-16 |
|
1.2.2 密度锁的结构 |
16-17 |
|
1.2.3 密度锁的设计要求 |
17 |
|
1.3 密度锁的研究方法及发展现状 |
17-20 |
|
1.3.1 密度锁内部机理的研究方法 |
18-20 |
|
1.4 存在问题 |
20-21 |
|
1.5 本文主要研究内容 |
21-22 |
|
第2章 实验装置和实验方法 |
22-32 |
|
2.1 实验装置 |
22-26 |
|
2.1.1 实验装置主体 |
23-24 |
|
2.1.2 循环回路系统 |
24-25 |
|
2.1.3 温度控制系统 |
25-26 |
|
2.1.4 温度测量系统 |
26 |
|
2.2 实验台的建设与调试 |
26-28 |
|
2.2.1 热电偶的标定与布置 |
26-28 |
|
2.2.2 实验中应注意的问题 |
28 |
|
2.3 实验方案与实验步骤 |
28-31 |
|
2.3.1 实验方案 |
28-29 |
|
2.3.2 实验步骤 |
29-30 |
|
2.3.3 温度界面的观察方法 |
30-31 |
|
2.4 本章小结 |
31-32 |
|
第3章 密度锁内分层特性的实验研究 |
32-49 |
|
3.1 典型实验现象 |
32-35 |
|
3.1.1 密度锁内流体分层的定性分析 |
32-33 |
|
3.1.2 实验现象 |
33-35 |
|
3.2 密度锁内工质温度的瞬态特性 |
35-40 |
|
3.2.1 循环回路流量小于临界流量 |
35-38 |
|
3.2.2 循环回路流量大于临界流量 |
38-40 |
|
3.3 高幅脉动与低幅脉动 |
40-43 |
|
3.3.1 高幅脉动 |
40-41 |
|
3.3.2 低幅脉动 |
41-43 |
|
3.4 密度锁内瞬态温度场 |
43-44 |
|
3.5 密度锁内稳态温度场 |
44-45 |
|
3.6 密度锁内温度交界面位置的确定 |
45-46 |
|
3.7 密度锁内各区域的温度波动曲线特征 |
46-48 |
|
3.8 本章小结 |
48-49 |
|
第4章 密度锁内传热机理的理论分析 |
49-62 |
|
4.1 物理模型与基本假设 |
49-51 |
|
4.1.1 物理模型的建立 |
49-50 |
|
4.1.2 基本假设 |
50-51 |
|
4.2 基本方程及边界条件 |
51-52 |
|
4.3 方程的求解 |
52-55 |
|
4.3.1 壁面耗散热量的计算 |
52-53 |
|
4.3.2 对流换热系数的计算 |
53 |
|
4.3.3 Gr 数与 Nu 数的计算 |
53-54 |
|
4.3.4 温度控制方程的求解 |
54-55 |
|
4.4 计算结果分析 |
55-60 |
|
4.5 本章小结 |
60-62 |
|
第5章 密度锁内分层特性的影响因素分析 |
62-77 |
|
5.1 密度锁内分层特性的评价标准 |
62-63 |
|
5.2 管径对有效传输速率的影响 |
63-66 |
|
5.2.1 有效传输速率 |
63-64 |
|
5.2.2 管径对传输速率影响分析 |
64-66 |
|
5.3 各种因素对界面热流密度的影响 |
66-68 |
|
5.4 密度锁内温度场的影响因素 |
68-72 |
|
5.4.1 管径对密度锁内温度场的影响 |
68-69 |
|
5.4.2 管形对密度锁内温度场的影响 |
69-70 |
|
5.4.3 水平扰动对密度锁内温度场的影响 |
70-71 |
|
5.4.4 冷热温差对密度锁内温度场的影响 |
71-72 |
|
5.5 挡板对密度锁内分层特性的影响 |
72-75 |
|
5.6 本章小结 |
75-77 |
|
结论 |
77-79 |
|
参考文献 |
79-84 |
|
攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果 |
84-85 |
|
致谢 |
85 |
|
| 【DOI】 | LunWen.ID:2.2008.130705 |
