高温钠热管启动传热振荡及热疲劳安全分析

TL334; 高温热管的启动是复杂的相变及流动过程,若发生传热振荡将造成温度波动,进而影响热管堆运行安全.本文通过实验及仿真方法研究高温钠热管在启动过程中的传热振荡现象及热疲劳后果.在竖直工况中,不同输入热流密度将引起钠蒸发速率变化,呈现不同振荡特征;热流密度提升时振幅下降,周期缩短;振荡发生时,若输入功率骤降,波形将从锯齿状转变为梯形状;在水平工况中,传热振荡被明显抑制.热管在堆内发生传热振荡时,应力风险区为热管蒸发段内壁中部;异相振荡时相较同相振荡工况应力均值升高,振幅下降,疲劳损伤减轻;当安全因子K低于1.4时热管不存在疲劳失效风险,K达1.4以上后损伤逐渐显著;其中同相工况疲劳损伤最严...

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Published in原子能科学技术 Vol. 58; no. 5; pp. 1024 - 1032
Main Authors 张凌义, 张智鹏, 王成龙, 郭凯伦, 田文喜, 苏光辉, 秋穗正
Format Journal Article
LanguageChinese
Published 西安交通大学核科学与技术学院,陕西西安 710049 2024
Subjects
heat fatigue
传热振荡
高温钠热管
热疲劳
high temperature sodium heat pipe
heat transfer oscillation
start-up char-acteristics
启动特性
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ISSN1000-6931
DOI10.7538/yzk.2023.youxian.0723

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Summary:TL334; 高温热管的启动是复杂的相变及流动过程,若发生传热振荡将造成温度波动,进而影响热管堆运行安全.本文通过实验及仿真方法研究高温钠热管在启动过程中的传热振荡现象及热疲劳后果.在竖直工况中,不同输入热流密度将引起钠蒸发速率变化,呈现不同振荡特征;热流密度提升时振幅下降,周期缩短;振荡发生时,若输入功率骤降,波形将从锯齿状转变为梯形状;在水平工况中,传热振荡被明显抑制.热管在堆内发生传热振荡时,应力风险区为热管蒸发段内壁中部;异相振荡时相较同相振荡工况应力均值升高,振幅下降,疲劳损伤减轻;当安全因子K低于1.4时热管不存在疲劳失效风险,K达1.4以上后损伤逐渐显著;其中同相工况疲劳损伤最严重,K=1.6时管壁材料疲劳寿命已降低至3.29年.本研究对高温钠热管传热振荡的机理分析及完善热管可靠性评估具有重要意义.
ISSN:1000-6931
DOI:10.7538/yzk.2023.youxian.0723