[发明专利]管内流动沸腾蒸干及蒸干后热工水力特性的实验装置及蒸干判别方法

权利要求书

1.一种基于管内流动沸腾蒸干及蒸干后热工水力特性的实验装置的管内流动沸腾蒸干判别方法，所述的管内流动沸腾蒸干及蒸干后热工水力特性的实验装置包括竖直管实验段、电加热器及其控制系统、加热电极、数据采集系统，所述竖直管实验段上下两端分别安装有加热电极，加热电极与电加热器相连接，竖直管实验段外壁安装有热电阻，竖直管实验段内部安装有压力传感器和光纤探针，竖直管实验段上间隔开有测孔、相邻测孔之间安装有差压变送器，热电阻、压力传感器、光纤探针、差压变送器连接数据采集系统，其特征是：加热电极通电后加热竖直管实验段管壁，进而加热管内的流体，流体在管内垂直向上流动换热过程中执行如下操作：步骤一，通过热力计算得到蒸干位置的估计位置；步骤二，将该估计位置附近的保温棉取出，通过热电阻测量该估计位置区域竖直管实验段传热管外壁温度；步骤三，如果监测到的壁温没有剧烈升高，将步骤二取出的保温棉填充；步骤四，对该估计位置附近区域重复步骤一至三，直到监测到蒸干现象的发生即监测到壁温有剧烈升高；

所述通过热力计算得到蒸干位置的估计位置的方法为：在给定实验状态中的流量、热流密度和运行压力下临界热流密度为0.015kW/m²，通过式计算得到对应临界液膜厚度的临界液膜质量流速，最后通过给定的实验状态和计算得到的临界液膜质量流速查询相应的蒸干位置；式中：δ为液膜厚度，q为热流密度，h_fg为汽化潜热，G_f,h为液膜质量流速，v_fg为汽液相比容之差，μ_l、μ_g分别为液相和汽相动力粘度，σ为表面张力。

2.根据权利要求1所述的管内流动沸腾蒸干判别方法，其特征是：所述监测到蒸干现象的判别方法是测量得到的壁温的轴向变化率是否达到250K/m。

3.根据权利要求1所述的管内流动沸腾蒸干判别方法，其特征是：通过光纤探针测量蒸干前区域、蒸干位置和蒸干后区域流体温度与质量含汽率的变化规律，并通过热电阻测量蒸干及蒸干后壁温的变化规律，揭示蒸干位置与流体温度和质量含汽率之间的关系，预测蒸干及蒸干后区域的传热特性。

4.根据权利要求1所述的管内流动沸腾蒸干判别方法，其特征是：通过压力传感器和差压传感器监测蒸干前和蒸干后区域压力的变化，揭示蒸干的发生对摩擦压降的影响，及蒸干后区域摩擦压降的变化规律。

5.根据权利要求1所述的管内流动沸腾蒸干判别方法，其特征是：光纤探针和压力传感器布置在核态沸腾区域的测孔和从蒸干前某一位置开始均匀开设的测孔内。