过冷水中超音速蒸汽射流形状特征及冷凝传热

王方年， 秦 欢， 陈 薇， 孟召灿， 陈耀东,胡 腾， 沈 峰， 程 旭

(1．国家电投集团科学技术研究院，北京 102209； 2．哈尔滨工程大学 核科学与技术学院，哈尔滨 150001)

过冷水中超音速蒸汽射流形状特征及冷凝传热

王方年1， 秦 欢2， 陈 薇1， 孟召灿1， 陈耀东1,胡 腾1， 沈 峰1， 程 旭1

(1．国家电投集团科学技术研究院，北京 102209； 2．哈尔滨工程大学 核科学与技术学院，哈尔滨 150001)

研究了浸没在过冷水中的超音速蒸汽射流的形状及其直接接触冷凝传热特性. 给出了基于射流出口压力、质量流密度和池水温度的三维识别图与查表识别法2种判断蒸汽射流形状的方法. 通过理论分析得到了基于马赫数Ma和雅克比数Ja的蒸汽射流无量纲穿透长度、最大膨胀比以及新的传热关系式，并对相关文献的实验数据进行了拟合与对比验证. 结果表明：传热关系式计算值与实验数据拟合结果吻合较好，蒸汽射流无量纲穿透长度计算值与实验数据的误差约为±25%，最大膨胀比误差在±12%；通过蒸汽射流形状判断，选择与其对应的形状与传热关系式，可完成超音速蒸汽射流在过冷水中直接接触冷凝的传热计算.

超音速； 蒸汽射流； 射流形状； 冷凝传热； 过冷水

符号说明：

A——传热面积，m2

B——冷凝驱动因子

c——当地音速，m/s

c0,c1,c2,n1,n2——拟合公式常数

cp——液态水比热容，J/(kg·K)

d——喷嘴直径，m

G——质量流密度，kg/(m2·s)

h——传热系数，W/(m2·K)

hfg——汽化潜热，J/kg

Ja——雅克比数

k——绝热指数，蒸汽k=1.33

L——蒸汽射流穿透长度，m

Ma——马赫数

qm——蒸汽质量流量，kg/s

Pr——普朗特数

p——压力，Pa

R——气体常数，J/(kg·K)

Re——雷诺数

r——蒸汽射流半径，m

T——温度，K

u——蒸汽射流速度，m/s

x——蒸汽射流长……