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关键词： 临界热流密度   纳米流体   池沸腾   压力容器外部冷却  

摘要： 当核电站发生严重事故导致堆芯熔毁时,熔融物会在重力的作用下聚集在反应堆压力容器的下封头处,严重威胁到压力容器的完整性。通过在反应堆压力容器外部进行冷却使熔融物滞留在压力容器内部(IVR-ERVC)是一项重要的严重事故缓解措施,目前已被许多大型先进压水堆采用。该措施的重点在于提高压力容器下封头处的临界热流密度(CHF)。本文在详细分析国内外提升CHF方法的基础上,采用了纳米流体技术,在常温常压下对向下加热面的强化换热与CHF的提升进行了实验研究。通过两步法制备了不同浓度的氧化铝、勃姆石、多层石墨烯、多壁碳纳米管四种水基纳米流体,利用扫描电镜、透射电镜和紫外-可见光光度法分别对纳米粒子粒径、形貌和分散情况进行了检测;然后用特制的块状加热设备进行了向下加热面的池沸腾实验研究。主要研究了不同种类和浓度的纳米流体对整个池沸腾实验过程、CHF和对流传热系数的影响。通过分析实验过程中的特殊现象,实验后表面粗糙度、表面润湿能力以及加热表面的纳米粒子沉积状况的变化,对纳米流体的传热机理进行了讨论和分析。实验结果表明,在一定质量浓度条件下,四种纳米流体均能有效的增强换热。其中,石墨烯纳米流体在质量浓度为10 mg/L时具有最好的CHF增强效果,相比于反渗透(RO)水工况增加了 76.1%;由于碳纳米管纳米流体的稳定性较差,在沸腾过程中纳米粒子易团聚,仅在质量浓度为8 mg/L时测得CHF增强,相比于RO水工况增加了 17.6%。纳米流体影响传热的原因主要包括纳米粒子的沉积、纳米流体固液相产生的协同效应、纳米粒子的形貌特征以及布朗运动和热泳效应。相比之下,纳米粒子在加热表面沉积所造成的影响最大。

关键词： 严重事故   堆芯熔融物滞留   球形切片   临界热流密度  

摘要： 核电站发生严重事故后,堆芯及支撑组件会因高温熔化,并随时间推移在压力容器下封头内形成半球形状的多层熔池结构,熔融物通过压力容器下封头不断向外释放衰变热。三代核电技术针对严重事故采用压力容器外部冷却(ERVC,External Reactor Vessel Cooling)措施来实现堆芯熔融物堆内滞留(IVR,In-Vessel corium Retention),目前为止IVR-ERVC措施己成为三代压水堆中一项重要的严重事故缓解措施。IVR-ERVC措施的原理是,当严重事故发生后,换料水箱中的冷却水会淹没反应堆堆腔,在压力容器外壁面与保温层之间存在一环形流道,流道内的水会吸收压力容器下封头传递出的热量形成气泡,并受密度差驱动在流道内形成自然循环,从而将压力容器下封头的衰变热带离,防止熔融物将下封头熔穿,保持压力容器的完整性。在该过程中,当压力容器下封头外表面各处实际热流密度不超过外部冷却限值时,IVR-ERVC措施可以成功保持压力容器的完整性。临界热流密度(CHF,Critical Heat Flux)是表征外部冷却能力限值的关键参数,因此对下封头外表面CHF机理的研究尤为重要。目前已经有众多研究人员针对IVR-ERVC措施进行过多方面的研究和试验,但由于下封头原型尺寸很大,原型试验件制造工艺困难,加热问题难以解决,目前试验研究主要采用二维切片试验段模拟压力容器下封头,这与下封头的实际形状有一定区别。为探究试验段切片几何效应对临界热流密度值测量带来的影响,本文利用三维球形切片开展试验,并在其他条件相同的情况下与二维切片试验段试验结果进行对比。为解决加热与工艺铸造问题,本试验台架采用比例为1:2,半径为0.9975m的90°圆弧形三维试验段开展试验,试验段周向开角为15°,弧形流道厚度为80mm。试验段加热铜块共分为九个部分,每部分可单独调节加热功率以达到试验所设计的热流密度曲线。试验所用工质为去离子水,在98℃、90℃、82℃入口水温和3.3m、4.3m、5.3m循环高度工况下开展了自然循环试验。所得试验结果证明:自然循环流量受入口水温影响很大而对自然循环高度变化并不敏感,且二维试验流量远大于三维试验,最大幅度可达47.8%;从总体上看,试验段CHF值随入口过冷度的增加而增大,随自然循环高度的提高而增大,并且变化幅度会逐渐减小;与同样条件下的二维切片试验进行对比,二维切片试验所得CHF值显著高于本试验,在入口水温98℃时两者相差10.3%,而当入口水温为82℃时,这一差距达到了 28.4%。本试验创造性地使用同等比例的球形切片首次揭示了柱形切片在模拟压力容器下封头时由于几何效应为CHF值测量带来的不确定度。

关键词： 烧结工艺   池沸腾   临界热流密度   传热系数   强化沸腾传热   可视化研究  

摘要： 影响表面沸腾传热性能的因素有很多:表面材质、表面粗糙度和表面结构等,改善表面结构是强化沸腾传热性能的主要办法,新型多孔复合结构具有更大的接触面积,使得汽化核心数增多,减小过热度,强化传热效果,提高表面的临界热流密度。首先本文设计和烧结了三种多孔结构:均匀多孔层结构、多孔复合16芯结构和多孔复合32芯结构,并分析了多孔复合结构的强化传热机理。多孔复合结构不仅增加了沸腾时的接触总面积,还可以有效分离气液流动,使得整个多孔表面的气液对流更加剧烈,另外还能在沸腾时提供液体补充通道,加快液体回流。分析了烧结多孔结构的制造工艺包括模具的制造与烧结工艺等,还研究了样品的微观形貌、结合强度和孔隙率等。设计并搭建了沸腾传热的实验测试装置,进行了实验测试、数据采集与可视化图像的拍摄等过程,并对实验结果进行了误差分析,最后对不同样品进行了测试结果对比。本文通过搭建池沸腾实验台研究了不同多孔结构的沸腾传热性能差异。多孔结构在所测定的热流密度范围内有着不同的性能,在低热流密度阶段,均匀多孔层结构的传热性能要强于多孔复合结构,是光表面的1.5倍。随着热流密度的增加,多孔复合结构优异的液体供应能力大大强化了传热效果,且多孔复合32芯结构的传热效果要好于16芯结构。实验还表明多孔复合结构的传热效果与粒径大小和复合层高度有关,在测试范围内最佳粒径为60μm;复合层高1mm的多孔复合32芯结构临界热流达到386 W/cm,传热系数最高达到9.5 W/(cm K)。最后对不同热通量下光表面与三种多孔结构沸腾传热过程中的气泡运动轨迹进行了可视化研究,高速摄影表明存在三个连续区域:孤立的气泡核沸腾区,充分发展核沸腾区和气泡聚结核沸腾区。研究发现结构的传热性能变化都可以基于气泡行为得到合理的解释。

摘要： 依托《江苏省幼儿园课程游戏化项目实施要求》,我们围绕"回归生活,幸福家园"的核心理念,着力推进四季"家"课程建设,努力建设"和美之家""和乐之园",培养"四美儿童""四乐教师"。一、创设"儿童视角"的课程环境用"儿童视角"看环境、做环境、思环境,是我们课程环境改革的方向。我们始终坚持让幼儿做环境的主人,在师幼共同设计和建设中改造环境。

关键词： 政党外交   概论   课程总结  

摘要： 政党外交作为我国总体外交的有机组成部分,让党能够了解世界、认识到世界并走向世界,也推动党的自身建设。基于我国社会发展需要、学科要求以及市场对本专业人才能力的要求,并结合教育部教指委制定的专业规范,高校本科人才培养目标需要结合政党外交概论,提炼出爱党爱国情怀、社会责任、人文精神以及国家安全要素等,同时还要将这些重要的思政要素转变为中国特色社会主义核心价值观教育的有效载体。

关键词： 区域推进   顶层设计   打造学习空间  

摘要： 黄浦区作为在上海市率先开展小学低年级主题式综合活动课程整体试点区域,在实践过程中坚持理念先行,做好顶层设计,开辟了区块链一体、教科研联动、全课程融通、校本化实施、多平台共享等五大实施路径,打造了"充满童趣"的学习空间,形成了行之有效的经验。

关键词： 核态沸腾全领域   微液膜蒸发   激光干涉法   临界热流密度   高热流密度  

摘要： 核态沸腾作为一种高效的热能传递方式,在工业生产中应用广泛。在核态沸腾过程中气泡底部与传热面间会形成一层厚度在几微米被称作微液膜的薄液层。微液膜在气泡迄今为止,国内外针对沸腾过程的微液膜结构及其蒸发特性已开展大量研究但多在中低热流密度下的孤立气泡领域。然而,核态沸腾领域包括了自孤立气泡领域到临界热流密度点(CHF)的广泛热流密度领域,在中高热流密度条件下微液膜存在及形成和蒸发特性至今均未有详细了解。本研究基于激光干涉法并结合高速摄像观测技术,在水的饱和核态池沸腾过程开展实验研究。首先,本研究通过激光干涉法,在特制的ITO(氧化铟锡)传热面上开展了水自孤立气泡领域到临界热流密度点(CHF)的广泛热流密度领域内的干涉实验。通过可视化观测确认了中高热流密度条件下微液膜的存在,特别是在CHF条件下,同样观测到微液膜的存在。在较低热流密度下,微液膜外缘具有特殊波峰状结构。而在相对较高的热流密度范围内,确认了微液膜外缘不存在波峰状结构。在核态沸腾领域内定量分析初始微液膜结构,确认了其结构与沸腾热流密度没有明显的依赖关系。其次,在低热流密度下,微液膜存在先扩张后收缩的变化,且随着热流密度的增加其扩张趋势趋向于气泡生长前期,高热流密度下不存在收缩的现象。由不同热流密度下干涸领域半径的变化特性,可以看出热流密度对干涸领域成长的影响较为明显,较大的热流密度下,微液膜的蒸发更加活跃,在高热流密度下微液膜存在时间在气泡过程中的占比多集中在45%左右。最后,为研究高热流密度下的传热面上的传热特性,对高热流密度下微液膜面积、周长、个数进行分析。在较大传热面上,传热面上形成许多的小气泡,随着热流密度的增加,气泡间的干扰加剧会相互合并生成较大的气泡,相互干扰加剧微液膜形变。传热面上会形成干涸区合并的现象,随着热流密度的增加,较大面积的干涸区合并现象出现的频率和比例增高。随热流密度增加,微液膜面积减少,干涸区面积增加;微液膜接触线长度密度(单位面积上的接触线的总长度)减少,干涸区接触线长度密度增加;成核点数在不断增加,传热面上形成微液膜的数量在不断增多,微液膜蒸发变快,微液膜的蒸发热流密度也随着增加。

关键词： 池沸腾   临界热流密度   传热系数   复合润湿性   理论模型  

摘要： 随着电子器件和设备逐步向紧凑化、微型化和大功率化的方向发展,对散热的要求进一步提升。沸腾传热由于可以利用液体汽化过程释放的大量潜热,具有优越的热量传递能力,被广泛应用在换热器、核反应堆、火箭喷嘴和航空航天电子器件等工业设备和技术中,因此,沸腾传热是解决高热流设备散热问题的最有效方式。改变表面结构用以强化沸腾传热是当前相变强化传热领域的主要研究方向之一。本文通过搭建池沸腾传热实验系统,研究微结构表面,包括微坑表面和复合润湿性表面的沸腾传热规律。首先,针对微坑表面的沸腾传热性能进行实验测试,发现微坑可以成为稳定的汽化核心,降低沸腾起始过热度。定量分析了微坑直径、深度和间距对表面沸腾传热系数(heat transfer coefficient,HTC)和临界热流密度(critical heat flux,CHF)的影响。结果表明,微坑直径对HTC和CHF影响较小;微坑深度的增加会导致周围液体回流阻力增大,降低表面的传热性能;最佳微坑间距等于2.5 mm,该间距可以减弱水动力不稳定性,强化沸腾传热。建立了考虑微坑几何参数的核态沸腾传热系数预测方法,预测值与实验结果吻合良好,平均绝对误差(mean absolute error,MAE)为8.3%。其次,针对亲疏水表面的沸腾传热性能进行实验测试,亲疏水表面分为均匀表面和复合表面。根据均匀表面实验结果,亲水性可以提高表面的CHF,疏水性可以提高表面在低热流密度区的HTC。复合表面依据疏水区域形状,可分为两类:圆点表面和条纹表面。复合圆点表面的CHF和HTC均高于光滑表面,圆点直径为1 mm的表面具有最高的CHF;复合条纹表面的CHF随着条纹宽度的增大显著降低;两种复合表面的图案最佳间距均为2.5 mm,但是条纹间距变化对核态沸腾传热影响较弱。同时,复合表面的CHF会随着接触角差值的增大而增大,但是HTC随着接触角差值的增大而减小。此外,疏水面积比显著影响复合表面的沸腾传热性能,当疏水面积比超过6.3%时,随着面积比的增加,复合表面的CHF呈下降趋势。最后,在Kandlikar模型的基础上,考虑气泡三维受力平衡,提出一个理论模型来预测均匀表面的CHF。对于亲水表面的CHF预测结果,理论模型的MAE相比于Kandlikar模型,从26.7%降低至19.7%,而对于疏水表面,两种模型的预测趋势几乎重合。在均匀表面理论模型的基础上,提出考虑疏水面积比的复合表面CHF预测关联式,关联式与实验结果吻合良好,MAE为2.8%。

关键词： 超临界流体   类沸腾   传热恶化   摩擦压降   流动不稳定   临界热流密度  

摘要： 超临界流体(SCF)广泛应用于工程技术领域,其流动传热特性对工程设计十分重要。例如,传热恶化会导致材料壁温严重超温,换热器大压降会导致循环效率降低,以及流动不稳定会引起设备热疲劳破坏或传热变差等。但由于SCF物理微观和宏观行为机理尚不清晰,所以相关问题并未得到很好的解决。按照传统热力学思路,SCF是均匀的单相流体,但最近的研究表明,当穿过Widom线(WL)时,其在微观和宏观上均存在类气和类液之间的转换,并不是均匀的。而与之相关的“类沸腾”现象还未引起足够的重视,“类沸腾”机理也没有被充分揭示。本文在SCF对流传热“类沸腾”框架下,围绕超SCF垂直管内向上加热流动过程中的传热特性、流动压降、以及流动不稳定性三个方面展开研究,阐述“类沸腾”作用流动传热机制,并提出新的无量纲数对其定量分析。在传统SCF对流传热理论框架下,重新审视浮升力和流动加速效应对流动传热的影响,通过分析实验数据发现,浮升力和流动加速效应不足以揭示SCF对流传热机理。基于此,本文在SCF对流传热“类沸腾”框架下进行理论分析,引入多参数系统ππ定理准则,通过对流场和温度场分析,提出了 13个无量纲准则数,进一步筛选出两个重要的无量纲数,即速度数和气膜温度梯度数,前者表征近壁区气膜生长速度和主流流速的抗衡,后者表征近壁区气膜内的温度梯度大小。大的速度数表明类气膜在近壁区生长较快,热量在近壁区聚集,而大的气膜温度梯度数表明类气膜内存在较大的温度梯度,这使类气膜覆盖在壁面上,并充分膨胀,最终导致传热恶化,这个过程和亚临界偏离核态沸腾类似。将超临界压力和亚临界压力之间的传热类比,提出超临界沸腾数(SBO),定性地表示气膜生长过程中受到的动量力和惯性力相对大小。新提出的无量纲数较好的诠释了“类沸腾”诱导传热恶化机制,揭示了 SCF传热恶化和亚临界偏离核态沸腾之间的相似性,为SCF“类沸腾”传热理论研究提供了依据。对垂直加热管内超临界CO2(sCO2)强制对流换热过程中的传热恶化起始点和局部壁温分布特性进行了实验研究,管径分别为8 mm、10 mm和12 mm。采用SBO预测不同SCF传热恶化起始点,三个管径下的sCO2传热恶化临界值约为5.126×10-4,管径对传热恶化起始点没有影响,但对传热恶化程度有影响,管径越大,壁温越高。将CO2传热恶化起始点判断准则推广到H2O、R134a和R22,三种工质的SBO临界值分别为2.018×10-4、1.653×10-4和1.358×10-4,保证了不同SCF用于相关动力循环中的安全。实验还发现,以主流温度为定性温度的普朗特数Pr对SCF传热过程影响很重要。依据“类沸腾”作用SCF传热恶化机制,提出一个可以预测SCF局部壁温峰值位置和飞升值的新方法。此外,研究了sCO2强制对流换热过程中的壁温多峰现象,这是由于局部蒸发动量力和局部惯性力沿管道方向交替支配,导致了气膜厚度和壁温的振荡。近年来,对SCF通道内的传热性能关注比较多,流动压降特性报道相对较少。对于SCF的流动阻力研究,通常是考虑物性对其影响,但对传统的等温流体经验关联式简单的修正不是有效的方法。本文通过实验调查了高温、高压下,sCO2在垂直管内向上流动过程中的流动压降特征。实验结果发现,当穿过临界SBO时,传热和摩擦因子均呈现出两种区域分布,即正常传热下的摩擦因子较小,传热恶化下的摩擦因子较大,导致这种现象的主要原因是传热恶化发生后,气膜膨胀,局部变厚,对核心区的类液流体形成了类似孔板节流效应,从而引入了额外的压降。提出了一个SCF传热与摩擦压降的新比拟准则,通过K数联系了传热与摩擦压降,K数越大,表明气膜越厚,传热恶化越严重,节流效应越明显,摩擦压降越大。提出了预测摩擦因子的新关联式,不仅适用于正常传热,而且适用于传热恶化。虽然超临界压力下的流体不存在气、液一级相变,但穿过类临界温度时,仍可区分为类气和类液两种不同特性的流体,使其发生不稳定流动。本文通过实验研究了 sCO2在垂直加热单管内的流动不稳定现象,根据流动传热特征和通道内的出口温度Pb,out与类临界温度Ppc相对大小关系,将流动传热过程归纳为5种类型,提出了表征轴向密度不均匀程度大小的无量纲密度数ρ*,发现了稳定边界,解释了流动不稳定发生机理。实验观察到的sCO2流动不稳定仅发生在传热恶化,且出口温度靠近和大于类临界温度Ppc时,流动不稳定与“类沸腾”传热有关。当气膜在近壁区充分膨胀时,气膜覆盖在近壁区,管道上游形成一个主要由重相类液流体占据的空间,而当出口温度靠近和大于类临界温度时,管道的下游形成一个由轻相类气流体占据的空间,这类似一个气塞。较大的轴向密度差使气塞不能稳定的在出口处流动,被上游的类液流体推出管外,产生一个较大的压力脉冲,并进入整个系统,此时传热恶化变得更严重,流动不稳定发生。当传热逐渐恢复,

关键词： 大学英语   中国文化   教学改革  

摘要： 本文总结了期刊论文中关于大学英语课程中融入中国文化教育的实施路径,详细分析了教学方法改革和教材改革两种关注度最高的学者建议,讨论了改革路径中可能出现的障碍和解决办法,并指出开展中国文化教育需要全方位多层次共同努力,才可能达到预期目标.