非平衡闪蒸启始阶段气液换热过程的理论与实验研究

摘要

为解决三角闪蒸循环系统中膨胀腔内工质热力参数难以测定的问题，研究了闪蒸启始阶段气液相间换热的过程。搭建等效膨胀实验台，模拟水工质两相膨胀机腔内的闪蒸过程，采用高速摄影技术观测闪蒸腔内的气液相变。基于无量纲参数归一化方法建立气液界面传热模型，并与相同工况下实验台的实测数据进行对比。研究结果表明：在闪蒸腔内蒸发与排气建立动态平衡的过程中，启始阶段腔内压力呈V型变化，分为压力骤降、压力回升、准稳态3个阶段；采用所构建模型得到的预测值与实验值的吻合度大于94%;液体初始温度上升导致过热度增大，闪蒸强度提高，液体初始温度每升高10℃,过热度极值增大约15%,闪蒸速率增加约20%～30%;随着阀门开度从25%增大至70%,闪蒸气体通流面积增加，平均压降速率从54.73 kPa/s增加至122.47 kPa/s,导致液体内部温度梯度增大、局部过热度上升，闪蒸速率也由0.38 kg/s非线性提升至0.56 kg/s。该研究可为三角闪蒸循环系统两相膨胀机的设计与运行优化提供参考。

关键词

闪蒸 / 启始阶段 / 等效膨胀 / 三角闪蒸循环

基金资助

国家自然科学基金资助项目（5207060477）