高温高压下同心环形管流动与传热特性试验研究

"同心环形管强迫流动与传热试验研究" 同心环形管在众多领域，如能源、化工、核动力和石油钻井工程中扮演着关键角色。这类管状结构因其独特的几何形状，使得流体流动和热量传递呈现出与普通圆管不同的特性。本文由王彦超、肖泽军等人进行，他们在高温高压沸腾两相流试验系统上，针对2.05mm窄缝的同心环形管进行了详细的试验研究，探讨了不同加热条件下的流动阻力和传热特性。 研究采用了两种加热方式，即单内管电加热和单外管电加热。通过对管壁温度的处理，研究人员计算出了传热系数。他们发现，层流向紊流转变的临界雷诺数约为2300。在环形管中，流动阻力系数低于普通圆管，且在外管加热时，摩擦系数相较于非加热状态更低。此外，环形管内部的换热得到了一定程度的强化，优于同等条件下的圆管内紊流换热。当内外管同时加热时，外管的换热性能相对于仅外管加热的情况有所减弱。研究还给出了环形管内流动摩擦阻力系数和传热系数的实验关联式，这对于理解和预测环形管的热流特性具有重要意义。 现有研究对于环形管的窄缝大小和内外管加热对换热影响的结论并不一致。例如，Gunn和Sadatomi的实验显示，紊流摩擦系数随内外径比的增加而增加，但Brighton的实验结果与此相反。Kays和Leung提出了内外管同时加热时的传热系数表达式，认为双侧加热的换热效果优于单侧。而国内的研究则发现，较小的环形间隙可能削弱而非增强换热效果，且双侧加热时内外侧换热表现不一。 针对这些矛盾和未解决的问题，该文重点研究了不同加热条件下的窄缝内单相流动和传热规律。这些深入的实验数据和分析对于优化同心环形管的设计、提高传热效率和理解复杂流动现象具有重要价值，也为后续的理论建模和工程应用提供了实验证据。