大曲率螺旋盘管

过冷沸腾预测误差<9%

该盘管在宽工况下展现出与直管显著不同的过冷沸腾起始规律，并首次给出高精度预测关联式。

Yuqing, Su · 李晓伟 · 吴莘馨

Nuclear Engineering and Design 2024

参数信息

ONB关联式平均绝对百分比误差

6.20 %

过冷沸腾换热系数关联式平均绝对百分比误差

8.86 %

螺旋盘管曲率比

0.109

系统压力范围

3.5–7 MPa

质量流速范围

300–1100 kg/(m²·s)

热流密度范围

50–600 kW/m²

技术优势

预测精度高

新拟合的ONB和过冷沸腾换热系数关联式平均绝对百分比误差分别仅为6.20%和8.86%，优于现有经验关联式。

宽工况覆盖

实验压力3.5–7 MPa、质量流速300–1100 kg/(m²·s)、热流密度50–600 kW/m²，基本覆盖高温气冷堆蒸汽发生器典型运行范围。

揭示大曲率影响

实验发现即使平均内壁温低于饱和温度，过冷沸腾起始也可能发生，且热流密度升高促使起始提前，质量流速和压力升高则使其延迟。

应用场景

• 高温气冷堆蒸汽发生器：为高温气冷堆蒸汽发生器螺旋管束提供可靠的ONB和换热预测，避免直管关联式偏差。
• 紧凑式换热器：支持紧凑式螺旋管换热器在高热流密度下的热工设计，防止提前沸腾或烧干。
• 核能热工水力：补充大曲率螺旋管内过冷沸腾实验数据和关联式，完善核反应堆热工水力分析工具。
• 高热流密度冷却：利用螺旋管二次流强化换热，在高热流密度下保持壁温低于安全限值。