重力热管的两相流及传热极限分析课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,重力热管的两相流动及携带传热极限分析,蒋爱华,中南大学能源科学与工程学院,重力热管的两相流动及携带传热极限分析蒋爱华中南大学能源,1,A.,Heat is absorbed in the evaporating section.,B.,Fluid boils to vapor phase.,C,.Heat is released from the upper part of cylinder to the environment;vapor condenses to liquid phase.,D.,Liquid returns by gravity to the lower part of cylinder(evaporating section).,图,1,重力热管示意图,A.Heat is absorbed in the e,2,带毛细吸液芯的一般热管,带毛细吸液芯的一般热管,3,图,2,内有毛细吸液芯的一般热管结构及原理示意图,带毛细吸液芯的一般热管,图2 内有毛细吸液芯的一般热管结构及原理示意图带毛细吸液芯,4,反重力热管,图,3,反重力热管结构及原理示意图,反重力热管 图3 反重力热管结构及原理示意图,5,2.,闭式重力热管内的两相流动及携带传热极限,重力热管携带传热极限的产生，是由于蒸汽和液膜逆向流动在分界面上出现切应力而引起的。显然，轴向热管密度愈大，轴向蒸汽流速愈大，分界面切应力也愈大，携带传热极限更易发生。因此，携带传热极限也是对重力热管轴向热流密度的一种限制，它与沸腾极限一样，是重力热管的一种主要工作极限。,2.闭式重力热管内的两相流动及携带传热极限 重力热,6,2.1,携带极限的两相流动物理模型,汽和液的界面扭曲模型,由于液流中的局部激波，使得逆向流动的蒸汽和液体之间的界面扭曲，如图,4,所示，在液体和蒸汽两方面产生一个分压力，该压力通过界面的表面张力与离心力平衡。,首先考虑蒸汽侧的离心力,2.1 携带极限的两相流动物理模型 汽和液的界面扭曲模型,7,图,4,热管内汽,液界面几何形状示意图,图4 热管内汽液界面几何形状示意图,8,由于波长相对于液膜厚度是很大的，所以沿轴向流动的曲率半径是：,由于波长相对于液膜厚度是很大的，所以沿轴向流动的,9,表面张力：,压力平衡式为：,表面张力：压力平衡式为：,10,2.2,光滑壁面的携带传热极限,对于热管内表面是光滑的情况，蒸汽惯量比液体惯量大。假定环绕热管内表面的液体的分布均匀的，而且是薄的，在这种条件下，蒸汽力对液体,-,汽界面有最大的影响，忽略（,10,）式中的液体惯量，则变为：,汽和液的界面扭曲模型结果,（,16,）,2.2光滑壁面的携带传热极限 对于热管内表面是光滑的情,11,汽液一维稳态两相流动模型,（忽略蒸汽的可压缩性和下降液膜厚度）,汽液逆向流动中稳定性的破坏,模型,（,17,）,（,18,）,汽液一维稳态两相流动模型（忽略蒸汽的可压缩性和下降液膜厚度,12,3.,重力热管的携带传热极限及与沸腾烧毁极 限的比较分析,现采用以上的公式（,16,）、（,17,）、和（,18,）分别计算一定结构的热管在一定工作条件下的携带传热极限。取热管内径,di=20mm,工作温度为,100,、,150,、,200,。计算结果见表,1,。,表,1,不同关联式计算的热管携带极限,工作温度,100,工作温度,200,由式（,16,）得,Q,e,max,kw 6.657 18.032,由式（,17,）得,Q,e,max,kw 2.943 11.613,由式（,18,）得,Q,e,max,kw 4.516 12.232,当工作温度为,200,时，蒸发段长度分别取,0.1,、,0.5,、,1,.0m,，热管的沸腾传热烧毁极限分别为,Q,b,max,=11.5 kw ,Q,b,max,=57.5 kw,Q,b,max,=115 kw,3.重力热管的携带传热极限及与沸腾烧毁极 限的比较分析,13,重力热管的两相流及传热极限分析课件,14,