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蒸发冷却电机垂直管内气液两相流空隙率的研究

余顺周  
【摘要】: 蒸发冷却电机是利用液体的汽化潜热吸收热量,与其他利用比热吸热的冷却方式相 比,具有效率高,温度分布均匀,温差小,冷却介质无泵密封自循环、节省介质等特点。 1999年李家峡400MW蒸发冷却电机投产运行,并获国家科技进步二等奖;2000年在法国 巴黎召开的国际大电网会议(CIGRE)上,蒸发冷却电机被评为发电机的四项新进展之一, 证明了电机蒸发冷却技术无论是在理论上还是在工业实践中都显现其先进性,具有良好的 发展前景和市场竞争力。 电机采用蒸发冷却技术后,涉及到了电机学、热物理、流体力学及机械等多学科的交 叉,研究时需要将各个学科综合起来考虑,增加了研究的难度。两相流复杂的传热、传质 等技术或理论问题是电机蒸发冷却技术的关键问题。其中需要测量的一个基本而重要的物 理参数是管道内气液两相流的空隙率,它与两相流态、两相流阻和两相混合密度有密切的 关系,是帮助了解两相流规律的重要参数。 本文在进行了理论计算和试验探索后,提出采用单色性射线与多道能谱分析的方法, 建立了以同位素为射线源,多道能谱分析的射线测试系统。通过测试F113液体与空气在 有机玻璃管内的空隙率以及铜蒸发管出口处空隙率的试验研究,得出蒸汽品质与空隙率的 关系曲线,并与早期采用X射线—G-M计数管方法测得的F11曲线做了对比研究,证明采 用同位素-多道能谱分析的方法测量蒸发冷却电机管内气液两相流空隙率具有更高的精 度。用静态法进行了误差标定,推导出射线法测量空隙率的最大统计误差关系式,指出增 大计数和提高分辨率是减小统计误差的方法,得出在空隙率较低情况下,统计误差较大, 而在空隙率高的时候,统计误差较低的结论。另外,提出了通过改变热通量移动蒸发点来 研究铜蒸发管内空隙率的沿程变化的方法,并通过试验研究,认为可以作为研究微小蒸发 管内空隙率的方法之一。


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