傾斜上升光管上母線處超臨界壓力水傳熱關(guān)聯(lián)式的建立

郭宇朦,李會雄,張慶,雷賢良

(西安交通大學(xué)動力工程多相流國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,710049,西安)

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傾斜上升光管上母線處超臨界壓力水傳熱關(guān)聯(lián)式的建立

郭宇朦,李會雄,張慶,雷賢良

(西安交通大學(xué)動力工程多相流國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,710049,西安)

為發(fā)展精度高、對不同傾角條件通用性強(qiáng)的傾斜上升光管內(nèi)上母線處超臨界壓力水傳熱關(guān)聯(lián)式,收集、整理了公開文獻(xiàn)中非傳熱惡化工況條件下相關(guān)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和傳熱關(guān)聯(lián)式,并對現(xiàn)有關(guān)聯(lián)式預(yù)測性能進(jìn)行了分析和定量評價,發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有關(guān)聯(lián)式對傾斜上升光管內(nèi)上母線處超臨界壓力水的換熱系數(shù)的預(yù)測誤差較大,且通用性差。考慮到物性變化以及光管與水平方向夾角對傾斜光管內(nèi)超臨界壓力水傳熱的影響,建立了新的傳熱關(guān)聯(lián)式。結(jié)果表明,新傳熱關(guān)聯(lián)式預(yù)測誤差較小,平均相對誤差、平均相對絕對誤差、標(biāo)準(zhǔn)偏差分別為0.88%、12.80%、16.68%,落在±30%誤差帶內(nèi)的數(shù)據(jù)百分比為90.06%,其對不同傾斜角度的光管的通用性強(qiáng),能夠用來預(yù)測傾斜上升光管內(nèi)上母線處超臨界壓力水在非傳熱惡化工況條件下的換熱系數(shù),對超(超)臨界鍋爐設(shè)計(jì)和安全運(yùn)行具有重要的工程實(shí)際意義。

傾斜光管;超臨界壓力水;傳熱;關(guān)聯(lián)式

超(超)臨界發(fā)電機(jī)組具有大容量、高參數(shù)、低能耗等諸多特點(diǎn),已經(jīng)成為我國火力發(fā)電機(jī)組的重要發(fā)展方向。超(超)臨界鍋爐的關(guān)鍵技術(shù)之一就是爐膛水冷壁的設(shè)計(jì)和制造。水冷壁的形式主要有螺旋管圈和垂直管圈兩種,其中螺旋管圈水冷壁因其具有對鍋爐變負(fù)荷適應(yīng)性好、水冷壁出口熱偏差小等優(yōu)點(diǎn)而得到了廣泛應(yīng)用。

目前,研究學(xué)者針對傾斜上升光管內(nèi)超臨界壓力水的傳熱特性已開展了比較廣泛的研究,并且提出了一系列針對傾斜上升光管內(nèi)超臨界壓力水換熱系數(shù)的傳熱關(guān)聯(lián)式,但是這些關(guān)聯(lián)式均是在單一傾角α(光管與水平方向夾角)的光管實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上得到的,其針對不同傾角的光管傳熱的適用性有待研究[1-6]。

相比于垂直光管內(nèi)超臨界壓力水的傳熱特性,傾斜光管的傳熱特性較為復(fù)雜,表現(xiàn)為傾斜光管內(nèi)超臨界壓力水所受到的重力方向與流動方向存在夾角,由此導(dǎo)致超臨界壓力水也可能發(fā)生與亞臨界壓力下類似的“分層流動”,即浮升力作用會引起傾斜光管內(nèi)超臨界流體的自然對流[6]。現(xiàn)有研究表明,受自然對流誘導(dǎo)的二次流的影響,受熱傾斜上升光管內(nèi)壁溫和換熱系數(shù)沿管周向分布不均,上母線(管頂點(diǎn))處傳熱效果最差,內(nèi)壁溫最高,壁溫飛升的峰值也最大,上母線處會首先發(fā)生傳熱惡化[7-11]。

綜上所述,為滿足超(超)臨界鍋爐設(shè)計(jì)和安全運(yùn)行的需要,特別是針對上母線處傳熱較差的特點(diǎn),發(fā)展高精度的適用于不同傾角光管內(nèi)上母線處超臨界壓力水傳熱的預(yù)測關(guān)聯(lián)式具有重要意義。

本文收集了非傳熱惡化工況條件下傾斜上升光管上母線處超臨界壓力水傳熱實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),在此基礎(chǔ)上,對相關(guān)關(guān)聯(lián)式的預(yù)測能力進(jìn)行了全面深入的評價、分析。考慮到光管上母線處超臨界壓力水的傳熱特性的影響因素,本文提出了一個新的傳熱預(yù)測關(guān)聯(lián)式。

1 傳熱實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)信息及關(guān)聯(lián)式收集

2 現(xiàn)有傳熱關(guān)聯(lián)式預(yù)測能力的分析與評價

圖1給出了現(xiàn)有傳熱關(guān)聯(lián)式預(yù)測值與不同學(xué)者實(shí)驗(yàn)值的比較。由圖1可知,大比熱區(qū)外,換熱系數(shù)隨焓值變化比較平穩(wěn);在大比熱區(qū)內(nèi),隨工質(zhì)焓值的增大,超臨界壓力水的換熱系數(shù)先上升,出現(xiàn)一個峰值后再逐漸下降;質(zhì)量流速較低時,文獻(xiàn)[1]關(guān)聯(lián)式在大比熱區(qū)內(nèi)的預(yù)測值比實(shí)驗(yàn)值偏高,質(zhì)量流速較高時,情況則相反;文獻(xiàn)[5-6]關(guān)聯(lián)式預(yù)測的換熱系數(shù)峰值所對應(yīng)的焓值比實(shí)驗(yàn)值大,且大比熱區(qū)內(nèi)換熱系數(shù)的預(yù)測值比實(shí)驗(yàn)值偏低;文獻(xiàn)[2-3]關(guān)聯(lián)式的預(yù)測峰值所對應(yīng)的位置與實(shí)驗(yàn)值相同,但是換熱系數(shù)的預(yù)測值比實(shí)驗(yàn)值偏低;文獻(xiàn)[4]關(guān)聯(lián)式在大比熱區(qū)外的預(yù)測值比實(shí)驗(yàn)值偏高,且在大比熱區(qū)內(nèi),沒有預(yù)測出相應(yīng)的峰值。總體來說,現(xiàn)有關(guān)聯(lián)式預(yù)測效果均不好。

圖2給出了現(xiàn)有傳熱關(guān)聯(lián)式預(yù)測值與本文收集到的整體實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的比較。由圖2可以看出,文獻(xiàn)[4-5]關(guān)聯(lián)式預(yù)測值比實(shí)驗(yàn)值偏高,分散性較大;文獻(xiàn)[3]關(guān)聯(lián)式預(yù)測值比實(shí)驗(yàn)值偏低;其他關(guān)聯(lián)式對于全范圍數(shù)據(jù)具有一定的預(yù)測能力,但是對不同工況的預(yù)測效果不同。

為進(jìn)一步分析現(xiàn)有關(guān)聯(lián)式預(yù)測精度,本文采用平均相對誤差σ1、平均相對絕對誤差σ2、標(biāo)準(zhǔn)偏差σ3和相關(guān)系數(shù)ρxy來定量評價,相關(guān)定義為

(1)

(2)

(3)

ei=(NuC-NuM)×100/NuM

(4)

(5)

式中:cov(X,Y)表示X和Y的協(xié)方差;D(X)和D(Y)表示X、Y的方差。

表1給出了不同關(guān)聯(lián)式預(yù)測值與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的誤差分析結(jié)果。由表1可看出,僅有文獻(xiàn)[2,5]關(guān)聯(lián)式的平均相對絕對誤差低于20%、平均相對誤差絕對值低于30%、標(biāo)準(zhǔn)偏差低于30%,而且落入±30%誤差帶內(nèi)的預(yù)測數(shù)據(jù)百分比在60%以上,其他關(guān)聯(lián)式的預(yù)測結(jié)果準(zhǔn)確度要低于以上兩個關(guān)聯(lián)式。

(a)現(xiàn)有關(guān)聯(lián)式預(yù)測值與文獻(xiàn)[4]實(shí)驗(yàn)值比較

(b)現(xiàn)有關(guān)聯(lián)式預(yù)測值與文獻(xiàn)[5]實(shí)驗(yàn)值比較

(c)現(xiàn)有關(guān)聯(lián)式預(yù)測值與文獻(xiàn)[6]實(shí)驗(yàn)值比較

(d)現(xiàn)有關(guān)聯(lián)式預(yù)測值與文獻(xiàn)[7]實(shí)驗(yàn)值比較

(a) 文獻(xiàn)[1]關(guān)聯(lián)式預(yù)測值與 (b) 文獻(xiàn)[2]關(guān)聯(lián)式預(yù)測值與 (c) 文獻(xiàn)[3]關(guān)聯(lián)式預(yù)測值與 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)比較 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)比較 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)比較

(d) 文獻(xiàn)[4]關(guān)聯(lián)式預(yù)測值與 (e) 文獻(xiàn)[5]關(guān)聯(lián)式預(yù)測值與 (f) 文獻(xiàn)[6]關(guān)聯(lián)式預(yù)測值與 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)比較 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)比較 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)比較圖2 現(xiàn)有傳熱關(guān)聯(lián)式預(yù)測值與整體實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的比較

綜合上述分析結(jié)果可知,現(xiàn)有傳熱關(guān)聯(lián)式的預(yù)測值誤差較大,預(yù)測值與實(shí)驗(yàn)值變化趨勢的吻合程度并不理想,對不同傾斜角度光管的通用性較差。因此,需要建立準(zhǔn)確性高、通用性強(qiáng)的預(yù)測傾斜上升光管內(nèi)上母線處超臨界壓力水換熱系數(shù)的傳熱關(guān)聯(lián)式。

表1 不同傳熱關(guān)聯(lián)式預(yù)測值與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的誤差分析

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3 新傳熱關(guān)聯(lián)式的建立與評價

3.1 傳熱關(guān)聯(lián)式形式的討論

圖3給出了超臨界壓力水物性參數(shù)(密度ρ、導(dǎo)熱系數(shù)λ、動力黏度系數(shù)μ)隨溫度的變化。由圖3可知,擬臨界溫度處,水的密度、導(dǎo)熱系數(shù)和動力黏度系數(shù)會迅速降低。超臨界壓力水物性的變化會對管內(nèi)流體的傳熱帶來較大影響,因此應(yīng)在考慮以上物性影響的基礎(chǔ)上建立傳熱關(guān)聯(lián)式。

圖3 25、28 MPa下水的密度、導(dǎo)熱系數(shù)、動力黏度系數(shù)隨溫度的變化

本文將綜合考慮光管內(nèi)超臨界壓力水傳熱特性的影響因素,以流體溫度為定性溫度,在Dittus-Boelter關(guān)聯(lián)式基礎(chǔ)上進(jìn)行相關(guān)修正,形式為

(6)

圖4 與文獻(xiàn)[5]實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對應(yīng)的和隨焓值的變化

圖5為超臨界壓力區(qū)不同傾角光管上母線處內(nèi)壁溫分布比較曲線[9]。由圖5可知,在整個實(shí)驗(yàn)焓值范圍內(nèi),小傾角光管內(nèi)壁溫要高于大傾角的對應(yīng)值。這主要是由于隨著傾角的減小,自然對流垂直于主流方向的分量加大,使得因自然對流而誘導(dǎo)的二次流作用加劇,更多的密度小、溫度高且傳熱能力差的流體會沿管壁向上母線處運(yùn)動并聚集,使上母線處管壁換熱條件差,不易被流體冷卻,因此傾角較小的管子上母線處內(nèi)壁溫度更高。

(a)p=23 MPa

(b)p=28 MPa

綜上所述,傾角α的大小對管內(nèi)超臨界壓力水的傳熱影響顯著。但是,現(xiàn)有關(guān)聯(lián)式均是針對單一傾角的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)建立的,并未考慮α對管內(nèi)傳熱特性的影響,因此對不同傾角光管的通用性較差。

本文綜合考慮物性比修正項(xiàng)和傾角對管內(nèi)傳熱特性的影響,以流體溫度為定性溫度,針對收集的非傳熱惡化工況條件下上母線處實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行線性回歸擬合,得到的新傳熱關(guān)聯(lián)式形式為

(7)

式(7)的適用范圍:壓力p=23～30 MPa,質(zhì)量流速G=600～1 200 kg·m-2·s-1,熱流密度q=200～500 kW·m-2,α=13°～22°。

3.2 新傳熱關(guān)聯(lián)式的預(yù)測能力評價

圖6給出了本文提出的傾斜光管內(nèi)上母線處超臨界壓力水傳熱關(guān)聯(lián)式的預(yù)測值與不同質(zhì)量流速、不同傾角光管實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的比較結(jié)果。由圖6可以看出,本文的非傳熱惡化工況條件下傳熱關(guān)聯(lián)式的預(yù)測值隨焓值的變化規(guī)律與實(shí)驗(yàn)值吻合較好,能較準(zhǔn)確地預(yù)測出換熱系數(shù)隨工質(zhì)焓值的變化規(guī)律,對不同工況、不同傾角光管的通用性較好。

圖7給出了本文關(guān)聯(lián)式與整體實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的對比

(a)本文關(guān)聯(lián)式預(yù)測值與文獻(xiàn)[4]實(shí)驗(yàn)值比較

(b)本文關(guān)聯(lián)式預(yù)測值與文獻(xiàn)[5]實(shí)驗(yàn)值比較

(c)本文關(guān)聯(lián)式預(yù)測值與文獻(xiàn)[6]實(shí)驗(yàn)值比較

(d)本文關(guān)聯(lián)式預(yù)測值與文獻(xiàn)[7]實(shí)驗(yàn)值比較

結(jié)果。由圖7可以看出,大部分預(yù)測值與實(shí)驗(yàn)值的相對誤差落在±20%誤差帶以內(nèi)。本文關(guān)聯(lián)式的平均相對誤差σ1、平均相對絕對誤差σ2、標(biāo)準(zhǔn)偏差σ3、相關(guān)系數(shù)ρxy分別為0.88%、12.80%、16.68%、0.946,并且預(yù)測值落在±10%、±20%、±30%誤差帶內(nèi)的百分比分別為49.90%、79.92%、90.06%,表明本文關(guān)聯(lián)式對于實(shí)驗(yàn)值的預(yù)測誤差較小,且對不同傾角光管的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)通用性較好。

圖7 本文傳熱關(guān)聯(lián)式預(yù)測值與整體實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的比較

綜合以上分析可知,本文所建立的關(guān)聯(lián)式預(yù)測值各項(xiàng)指標(biāo)均優(yōu)于現(xiàn)有關(guān)聯(lián)式,對傾斜光管內(nèi)上母線處超臨界壓力水非傳熱惡化數(shù)據(jù)具有較好的預(yù)測能力。

4 結(jié) 論

本文收集、整理了非傳熱惡化工況條件下傾斜上升光管上母線處超臨界壓力水實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和傳熱關(guān)聯(lián)式,對現(xiàn)有傳熱關(guān)聯(lián)式進(jìn)行了全面定量評價,在分析傾斜光管內(nèi)超臨界壓力水傳熱的影響因素基礎(chǔ)上建立了新的傳熱關(guān)聯(lián)式,可以得出以下主要結(jié)論。

(1)現(xiàn)有傳熱關(guān)聯(lián)式預(yù)測值與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)吻合效果不好,預(yù)測誤差較大,總體預(yù)測效果較差,并且現(xiàn)有傳熱關(guān)聯(lián)式未考慮光管傾斜角度對管內(nèi)超臨界壓力水傳熱特性的影響,對不同傾角光管的通用性差。

(2)本文綜合考慮了超臨界壓力水物性修正形式以及光管傾角對管內(nèi)超臨界壓力水傳熱特性的影響,建立了新的傳熱關(guān)聯(lián)式。經(jīng)誤差分析可知,本文關(guān)聯(lián)式的預(yù)測能力優(yōu)于現(xiàn)有關(guān)聯(lián)式,能準(zhǔn)確計(jì)算不同傾斜角度光管上母線處超臨界壓力水的換熱系數(shù),對超(超)臨界鍋爐水冷壁設(shè)計(jì)和運(yùn)行具有重要的指導(dǎo)意義。

[1] 田永生, 陳聽寬, 徐進(jìn)良, 等. 超臨界壓力下水在傾斜管內(nèi)傳熱特性的研究 [J]. 化工學(xué)報, 1993, 44(1): 34-40. TIAN Yongsheng, CHEN Tingkuan, XU Jinliang, et al. Heat transfer water characteristics of flowing in inclined supercritical tubes [J]. Journal of Chemical Industry and Engineering, 1993, 44(1): 34-40.

[2] 胡志宏. 超臨界和近臨界壓力區(qū)垂直上升及傾斜管傳熱特性研究 [D]. 西安: 西安交通大學(xué), 2001.

[3] 唐人虎. 600 MW超臨界變壓運(yùn)行鍋爐水冷壁的傳熱特性研究 [D]. 西安: 西安交通大學(xué), 2006.

[4] YIN F, LI T K C, XIONG H. An investigation on heat transfer to supercritical water in inclined upward smooth tubes [J]. Heat Transfer Engineering, 2007, 27(9): 44-52.

[5] 孫樹翁. 超超臨界鍋爐水冷壁傳熱特性試驗(yàn)研究 [D]. 西安: 西安交通大學(xué), 2007.

[6] 吳剛, 畢勤成, 王漢, 等. 超臨界壓力水在傾斜上升管內(nèi)傳熱的試驗(yàn)研究 [J]. 西安交通大學(xué)學(xué)報, 2011, 45(5): 6-11. WU Gang, BI Qincheng, WANG Han, et al. Heat transfer characteristics of supercritical water in inclined upward tube [J]. Journal of Xi’an Jiaotong University, 2011, 45(5): 6-11.

[7] 朱曉靜. 330 MW直流鍋爐螺旋管圈水冷壁傳熱特性及熱敏感性研究 [D]. 西安: 西安交通大學(xué), 2005.

[8] 于水清. 超臨界水在水平管中的流動傳熱特性分析 [D]. 西安: 西安交通大學(xué), 2015.

[9] 尹飛. 超臨界鍋爐螺旋管圈內(nèi)螺紋管水冷壁傳熱及壁溫特性研究 [D]. 西安: 西安交通大學(xué), 2005.

[10]王為術(shù), 陳聽寬, 羅毓珊, 等. 超臨界壓力區(qū)傾斜上升光管壁溫分布與傳熱特性的試驗(yàn)研究 [J]. 動力工程, 2005(5): 623-627. WANG Weishu, CHEN Tingkuan, LUO Yushan, et al. Experimental research on wall temperature distribution and heat transfer characteristics of the tilted smooth riser tubes in the supercritical pressure region [J]. Power Engineering, 2005(5): 623-627.

[11]李會雄, 孫樹翁, 郭斌, 等. 超臨界水在傾斜光管中的傳熱不均勻特性研究 [J]. 工程熱物理學(xué)報, 2008, 29(2): 241-245. LI Huixiong, SUN Shuweng, GUO Bin, et al. Experimental investigation on the circumferential ununiformity in heat transfer of water in inclined smooth upward tubes at supercritical pressures [J]. Journal of Engineering Thermophysics, 2008, 29(2): 241-245.

[12]馬雄威. 線性回歸方程中多重共線性診斷方法及其實(shí)證分析 [J]. 華中農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報: 社會科學(xué)版, 2008(2): 78-81.

MA Xiongwei. Diagnosis and empirical analysis on multicollinearity in linear regression model [J]. Journal of Huazhong Agricultural University: Social Sciences Edition, 2008(2): 78-81.

[13]徐峰, 郭烈錦. 超臨界壓力下水在螺旋管內(nèi)的混合對流換熱 [J]. 西安交通大學(xué)學(xué)報, 2005, 39(9): 978-981. XU Feng, GUO Liejin. Mixed convective flow and heat transfer of water in a helicoidal pipe under supercritical pressure [J]. Journal of Xi’an Jiaotong University, 2005, 39(9): 978-981.

[14]雷賢良, 李會雄, 于水清, 等. 超臨界水在傾斜上升管內(nèi)的非均勻傳熱特性數(shù)值模擬 [J]. 計(jì)算物理, 2010, 27(2): 217-228. LEI Xianliang, LI Huixiong, YU Shuiqing, et al. Numerical simulation on heterogeneous heat transfer in water at supercritical pressures in inclined upward tubes [J]. Chinese Journal of Computational Physics, 2010, 27(2): 217-228.

[本刊相關(guān)文獻(xiàn)鏈接]

吳毅,王旭榮,楊翼,等.以液化天然氣為冷源的超臨界CO2-跨臨界CO2冷電聯(lián)供系統(tǒng).2015,49(9):58-62.[doi:10.7652/xjtuxb201509011]

沈艷榮,楊冬,王龍,等.600 MW超臨界W火焰鍋爐流動不穩(wěn)定性數(shù)值分析.2015,49(5):68-72.[doi:10.7652/xjtuxb 201505011]

周士鶴,郭亞麗,沈勝強(qiáng),等.低溫多效蒸發(fā)海水淡化裝置中流動阻力對傳熱溫差的影響.2015,49(5):30-35.[doi:10.7652/xjtuxb201505005]

霍文浩,李軍,鐘剛云,等.冷卻結(jié)構(gòu)對中壓透平級蒸汽冷卻性能的影響.2015,49(5):36-42.[doi:10.7652/xjtuxb2015 05006]

李千軍,劉光耀,韓偉,等.采用噴射式熱泵提高火電機(jī)組給水溫度的理論研究.2013,47(11):25-28.[doi:10.7652/xjtuxb201311005]

王漢,畢勤成,楊振東,等.環(huán)形通道內(nèi)超臨界水的傳熱特性研究.2013,47(9):28-34.[doi:10.7652/xjtuxb201309005]

霍文浩,晏鑫,李軍,等.超超臨界汽輪機(jī)高壓缸旁路冷卻系統(tǒng)冷卻特性研究.2013,47(5):24-30.[doi:10.7652/xjtuxb 201305005]

霍文浩,晏鑫,李軍,等.超超臨界汽輪機(jī)高壓缸旁路冷卻系統(tǒng)流動特性的研究.2013,47(3):42-47.[doi:10.7652/xjtuxb201303009]

楊玨,張勇,趙傳奇,等.雙排棒組件超臨界水堆堆芯方案設(shè)計(jì).2012,46(9):78-82.[doi:10.7652/xjtuxb201209015]

(編輯 荊樹蓉)

Establishment of Heat Transfer Correlation for the Supercritical Water Flow near the Upper Generating Line of an Inclined Upward Smooth Tube

GUO Yumeng,LI Huixiong,ZHANG Qing,LEI Xianliang

(State Key Laboratory of Multiphase Flow in Power Engineering, Xi’an Jiaotong University, Xi’an 710049, China)

In order to develop an accurate and universal correlation for predicting the heat transfer coefficient of the supercritical water (SCW) flow near the upper generating line in an upward smooth tube with different inclined angles, the existing empirical correlations were evaluated in this paper based on the collected experimental data from literature under the working conditions without heat transfer deterioration. It is shown that the prediction error of these correlations were quite large. Considering the effects of the SCW thermal physical properties and the inclined angle of the tube on heat transfer performance in a smooth tube, a new correlation was proposed. The prediction error of this new correlation was smaller compared with the existing empirical correlations and its mean relative deviation, mean relative absolute deviation and standard deviation are 0.88%, 12.80% and 16.68%, respectively and 90.06% of the data fall within the error zone of ±30%. It means that the proposed correlation can be used to predict the heat transfer coefficient of the SCW flow near the upper generating line in an inclined upward smooth tube under the working condition without heat transfer deterioration, providing a basis for the design and safe operation of supercritical pressure boilers.

inclined smooth tubes; supercritical water; heat transfer; correlation

2015-06-08。 作者簡介:郭宇朦(1990—),女,碩士生;李會雄(通信作者),男,教授。 基金項(xiàng)目:國家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(50876090);國家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃資助項(xiàng)目(2015CB251502)。

時間:2015-10-13

網(wǎng)絡(luò)出版地址:http:∥www.cnki.net/kcms/detail/61.1069.T.20151013.1132.002.html

10.7652/xjtuxb201601012

TK124

A

0253-987X(2016)01-0072-06