铅-超临界二氧化碳换热器耦合流动传热特性研究

摘要

为探究螺旋盘管式主换热器内的耦合流动传热机理，基于等长度分段模型，构建了以液态铅和超临界二氧化碳为工质的螺旋盘管式主换热器原型及模化比例样件的理论设计方法，并利用相似性原理完成了主换热器小比例样件设计。以主换热器小比例样件为研究对象，通过SST k-ω湍流模型数值分析了液态铅和超临界二氧化碳在螺旋盘管换热器内的流动传热特性。计算结果表明：螺旋盘管换热器内耦合流动传热性能主要受壳侧质量流量、管侧质量流量和壳侧工质入口温度影响；管侧超临界二氧化碳质量流量对螺旋盘管换热器内耦合流动传热性能的影响最为显著，在超临界二氧化碳质量流量增加52.4%的条件下，螺旋管的平均表面换热系数增大了21.2%;在壳侧液态铅的质量流量和入口温度分别增大94.6%、20 K的情况下，螺旋管内的表面传热系数分别增大了5.5%、3.3%。该研究可为螺旋盘管式换热器的工况选择和高效设计提供理论指导。

关键词

铅冷快堆 / 螺旋盘管换热器 / 模化比例样件 / 耦合流动传热

基金资助

国家重点研发计划资助项目(2020YFB1902100)