管内蒸汽淹没射流汽羽形状和穿透特性研究

摘要

过冷水中蒸汽淹没射流的直接接触冷凝因具有较高的传热和传质速率而受到广泛关注。文章搭建了管内流动水中蒸汽淹没射流的可视化实验系统，运用高速摄像系统记录透明管内蒸汽淹没射流冷凝现象，可识别汽羽形状并提取了穿透长度和膨胀宽度等特征参数，提出无量纲汽羽穿透长度的关联式。结果表明：在150个实验工况下观察到半球形、锥形、收缩-膨胀-收缩形、椭圆形和发散形5种典型的汽羽形状；随着喷嘴出口蒸汽质流密度和过冷水温的升高，汽羽无量纲穿透长度明显增大；当水流状态Re数增大时，汽羽无量纲穿透长度将会大幅减小；实验测量的无量纲汽羽穿透长度为0.8～4.5,实验测量值和公式计算所得预测值的偏差<±20%。

关键词

蒸汽射流 / 汽羽 / 可视化方法 / 图像处理 / 穿透长度