doi：10.3772/j.issn.1002-0470.2012.02.017亚临界及近临界压力区低质量流速光管的传热特性研究①潘杰②杨冬③董自春朱探毕勤成(西安交通大学动力工程多相流国家重点实验室西安710049)摘要在低质量流速条件下，对垂直上升光管内汽水两相流动沸腾传热特性进行了系统的实验研究。实验段采用了0)22mmx2.5mm的ICfNi’Ti不锈钢管。实验条件为压力p=10-21MPa，管内质量流速G=448〜1233kg/(m2・s),内壁热流密度q=130-541kW/m2o实验得到了不同工况下垂直上升光管的壁温分布特性。分析了压力、热负荷和质量流速变化对光管传热特性的影响，探讨了传热恶化的发生机理，并给出了能用于工程实际的传热实验关联式。结果表明：在亚临界及近临界压力区，垂直上升光管通常会发生两类传热恶化：膜态沸腾和干涸。压力与热负荷的增大以及质量流速的减小，均会导致传热恶化提前发生在传热恶化后的壁温飞升值增大。与亚临界区相比，光管在近临界区的传热特性变差，发生传热恶化的临界干度下降，甚至在过冷区就发生壁温飞升。关健词亚临界及近临界压力，低质量流速，光管，壁温，膜态沸腾，干涸0引言循环流化床(circulatingfluidizedbed,CFB)燃烧技术具有非常高的燃烧效率，能有效控制污染物排放，可以实现炉内脱硫，并且具有较强的燃料适应性和负荷调节能力。而超临界技术能提高朗肯循环的热效率,显著减少单位煤耗。超临界技术与CFB燃烧技术的结合将会在提高发电效率的同时有效控制污染物排放。因此,超临界CFB技术作为满足中国电力可持续发展的洁净煤发电技术，将成为我国燃煤火电机组的重要发展方向[，＞2]o水动力安全是CFB锅炉设计中关注的重点，目前国内在锅炉水冷壁设计上较缺乏经验，为此，本文对低质量流速下垂直上升光管的流动沸腾传热特性进行了实验研究,以期得出对设计有指导意义的结果。1相关知识水冷壁设计是超临界CFB锅炉的关键技术之一。为了避免流化床对炉膛的磨损，水冷壁只能采用垂直管圈技术⑶。研究表明，CFB锅炉炉膛内热负荷比煤粉炉低，分布也更为均匀⑴，因此在超临界CFB锅炉水冷壁设计中，采用具有低成本和低摩擦阻力优势的光管成为了可能。美国FosterWheel-er公司即提出了四面墙采用光管，中间隔墙采用内螺纹管的水冷壁布置方式⑶。ALSTOM公司的研究也证明内螺纹管对CFB锅炉水冷壁冷却的改善很有限,因此认为炉膛布置可以采用传统的光管。我国具有自主产权的超临界CFB锅炉概念设计中也提出了光管加内螺纹管的垂直水冷壁结构⑹。由于炉膛热负荷相对较低，为了减少附加受热面的布置和保证水冷壁工质具有足够的吸热量低质址流速是超临界CFB锅炉水冷壁设计的最佳选择。低质量流速会使得管内压降中重位压降占主要地位,由此在并联管中产生类似自然循环锅炉中流量的正响应特性，即受热强的管子流景较大，因此不需要布置节流孔圈进行流量调节。另外，采用低质量流速技术能够有效减少给水泵能耗。因此，该技术被广泛应用于超临界CFB锅炉。国际上对大尺寸管内的两相流动沸腾传热进行了广泛的实验研究”到，并提出了许多实羚关联式[9-，6]o但是这些关联式的适用范围较小。许多学者也对流动沸腾传热机理进行了深入的研究分析,---本文来源于网络，仅供参考，勿照抄，如有侵权请联系删除---(D国家科技支撑计划(2006BAA03B02Q3)资助项目。②男，1981年生，博士生;研究方向：多相流与传热;E-mail：jackpan2006@stu.xjtu.edu.cn③通讯作者.E-mail；dyang@mail.xjtu.edu.cn(收稿IJ期：2010-09-21)并提出了一些预测膜态沸腾和干涸发生的理论模型（,7-,91o然而这些模型的预测准确性不高，只在极小的参数范围内取得了成功。我国关于高压两相流动沸腾传热的研究主要集中在动力工程多相流国家重点实验室。其中孙丹等⑵）、胡志宏等⑵）和Zhu等皿对光管内水在近临界压力区的流动沸腾传热特性进行了实验研究。尹飞等对亚临界及近临界压力区倾斜管与垂直管中汽水两相沸腾传热特性进行了比较。但是这些研究都是针对煤粉锅炉水冷壁工况展开的，而且主要是针对中高质量流速，研究结论不能用于CFB锅炉设计。超临界CFB锅炉运行参数高，一般采用变压运行方式，附加受热面的布置也使得水冷壁...