基于换热管束优化布置的固态储氢反应器储氢性能模拟研究

1

作者 陈泽祺 曹红梅 +4 位作者 田忠玉 张民 朱世铭 时德泰 高明 《热力发电》 CAS CSCD 北大核心 2024年第9期100-108,共9页

为探究固态储氢反应器内的热质传递过程,建立了反应器的二维数值计算模型,分析了反应器内固态储氢材料的径向反应分率分布特性,以及储氢材料床层厚度与换热管径对饱和半径的影响规律,进而开展了换热管束优化布置研究。结果表明:换热管... 为探究固态储氢反应器内的热质传递过程,建立了反应器的二维数值计算模型,分析了反应器内固态储氢材料的径向反应分率分布特性,以及储氢材料床层厚度与换热管径对饱和半径的影响规律,进而开展了换热管束优化布置研究。结果表明:换热管存在对应的最大饱和半径,且随管径增加而增大;当管半径为1.00~6.00 mm的单管布置时,最大饱和半径分别为2.60、3.30、3.50、3.70、3.80、3.90 mm,其中半径为1.00、2.00、3.00 mm的换热管体积分数较小,分别为7.72%、14.24%、21.30%,当这3种换热管以管束布置时,较优的管间床层厚度分别为4.86、6.09、6.38 mm;此外,增设换热管束可有效改善反应器内反应死区的储氢性能。在半径2.00 mm换热管束的反应器内,与未增设换热管束相比,在反应死区增设12根半径1.00 mm换热管后储氢时间减少了40.00%,为267 s,而换热管束体积分数仅增加了1.92%,储氢量仅减少2.17%。该研究成果可为固态储氢反应器的优化设计奠定基础,并为后续的工程应用提供指导。 展开更多

关键词 固态储氢 换热管束 储氢性能 饱和半径 数值模拟

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基于API581的热交换器换热管束最佳更换周期的确定

2

作者 张子健 《化工设备与管道》 CAS 北大核心 2024年第5期9-15,共7页

针对石化企业热交换器换热管束易泄漏、更换周期不明确且估算方法不够科学严谨的问题,基于美国石油学会标准API 581—2016《基于风险的检验方法》,采用经济成本分析方法对某炼化企业一台中压分解器的换热管束进行了检验或更换的决策分... 针对石化企业热交换器换热管束易泄漏、更换周期不明确且估算方法不够科学严谨的问题,基于美国石油学会标准API 581—2016《基于风险的检验方法》,采用经济成本分析方法对某炼化企业一台中压分解器的换热管束进行了检验或更换的决策分析并计算了管束最佳更换周期。结果表明:企业的收益率会关系到检验或更换决策的制定,影响最早检验或更换日期的确定;基于总费用优化计算的管束最佳更换周期为9.5年;非计划停机的风险费用与计划停机的管束更换费用两者差距越大,按管束最佳更换周期进行换热器完整性管理的重要性就越大。 展开更多

关键词 热交换器 换热管束 风险评估 更换周期 优化计算

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基于流固耦合的换热管束振动分析 被引量：13

3

作者 孙雷 赵刚 +1 位作者 刘华君 张世民 《压力容器》 北大核心 2011年第8期39-43,共5页

阐述了换热器管束振动的机理、破坏形式以及换热管共振特性的研究方法。突破传统研究方法的局限性,运用有限元分析软件,采用流固耦合的方法对换热管共振特性进行了研究。结合某油田项目中一台管壳式换热器,对单根换热管共振特性、换热... 阐述了换热器管束振动的机理、破坏形式以及换热管共振特性的研究方法。突破传统研究方法的局限性,运用有限元分析软件,采用流固耦合的方法对换热管共振特性进行了研究。结合某油田项目中一台管壳式换热器,对单根换热管共振特性、换热管束共振特性影响因素以及动态响应特性进行了全面研究,得出了调整换热管束共振频率、避免共振的有效方法,结论具备一定的工程应用参考价值。 展开更多

关键词 换热管束 流固耦合 共振特性

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内波纹外螺纹换热管束在工业中的应用 被引量：1

4

作者 卢冬梅 《化工设备与管道》 CAS 2003年第6期17-21,共5页

介绍了内波纹外螺纹换热管束在扬子石化炼油厂常减压中的应用 ,该换热管束传热系数大、性能独特 。

关键词 换热器 内波纹外螺纹换热管束 应用 石油炼制

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换热管束壁面颗粒沉积状况的数值模拟

5

作者 刘坤朋 魏博 +3 位作者 张亚新 王建江 陈丽娟 刘宁 《煤炭转化》 CAS CSCD 北大核心 2023年第4期95-102,共8页

随着计算流体力学的不断发展,许多学者提出了受热面结渣沾污状况的预测模型,然而,由于灰颗粒的沉积过程较为复杂,为了简化计算,很多因素在现有模型中并未考虑。本研究在现有模型的基础上,综合考虑了还原性气氛对灰颗粒黏度的影响以及灰... 随着计算流体力学的不断发展,许多学者提出了受热面结渣沾污状况的预测模型,然而,由于灰颗粒的沉积过程较为复杂,为了简化计算,很多因素在现有模型中并未考虑。本研究在现有模型的基础上,综合考虑了还原性气氛对灰颗粒黏度的影响以及灰中碱金属对颗粒黏结概率的影响,基于数值模拟研究了不同模型下换热管束颗粒沉积状况,并探究了纵向节距和壁面温度对管束壁面颗粒沉积状况的影响。结果表明:考虑不同的修正模型后,颗粒沉积效率均有一定程度的增加,且同时考虑还原性气氛及碱金属对沉积过程的影响时,其颗粒沉积效率相对于基础模型颗粒沉积效率的变化率为22.24%。颗粒在同列管束壁面上沉积质量的分布并不一致,对于第一排管束,颗粒主要沉积在30°~150°位置上,且90°附近区域颗粒沉积质量最大;而随着管排数的增大,颗粒沉积质量分布越来越均匀。随着纵向节距的增加,第一排管束颗粒沉积质量基本不变,而后排管束的颗粒沉积质量逐渐增加;随着温度的升高,各管束颗粒沉积质量略有增加,但变化并不明显,这是因为沉积过程受到多种机理耦合作用。 展开更多

关键词 换热管束 颗粒沉积 还原性气氛 碱金属 数值模拟

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芳烃抽提装置溶剂再生塔换热器管束的开裂原因及优化措施

6

作者 黄飞虎 高涵 +1 位作者 张杰 王科林 《腐蚀与防护》 CAS CSCD 北大核心 2024年第4期115-118,共4页

针对四川石化芳烃抽提装置溶剂再生塔E-1013换热器管束发生两次开裂、泄漏问题,对该管束的化学成分及显微组织进行分析,通过电镜扫描及能谱分析,结合换热器运行工况和管束材质结构,对管束开裂的主要原因进行分析。结果表明:管束与管板... 针对四川石化芳烃抽提装置溶剂再生塔E-1013换热器管束发生两次开裂、泄漏问题,对该管束的化学成分及显微组织进行分析,通过电镜扫描及能谱分析,结合换热器运行工况和管束材质结构,对管束开裂的主要原因进行分析。结果表明:管束与管板的焊接处存在局部应力集中,在振动交变载荷作用下,管束发生疲劳开裂。通过控制再生塔操作温度、换热器管束进/出口温度及选用304以上牌号的奥氏体不锈钢等措施,可有效控制管束的疲劳开裂事故。 展开更多

关键词 溶剂再生塔 换热管束 应力集中 振动 疲劳开裂

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膜片式微通道预冷器换热微细管束振动分析与可靠性评价方法

7

作者 王正 马同玲 +1 位作者 王博文 顾美丹 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第5期869-876,885,共9页

针对预冷吸气式组合发动机的膜片式微通道预冷器换热微细管束振动可靠性问题,建立换热微细管固有振动特性计算方法与数学模型,研究预冷器换热微细管在高速气流冲击下的振动模式,给出综合考虑旋涡脱落激振、紊流抖振和弹性激振等多种共... 针对预冷吸气式组合发动机的膜片式微通道预冷器换热微细管束振动可靠性问题,建立换热微细管固有振动特性计算方法与数学模型,研究预冷器换热微细管在高速气流冲击下的振动模式,给出综合考虑旋涡脱落激振、紊流抖振和弹性激振等多种共振模式的预冷器换热微细管束振动可靠性评价模型,揭示预冷器换热微细管振动可靠度的变化规律。研究结果表明,预冷器换热微细管的固有振动频率与换热微细管外径、壁厚、相邻支撑间隔板之间跨度以及材料特性等参数密切相关,其振型具有正弦函数的特征;预冷器换热微细管在高速气流冲击作用下存在旋涡脱落激振、紊流抖振、弹性激振等共振模式;预冷器换热微细管振动可靠度随外侧被冷却工质流速的增大呈现出先降低后提高并趋近于某一数值的变化规律;为防止预冷器换热微细管发生共振损坏,在结构设计中要充分结合工作剖面、流动换热特性等,合理设计换热微细管束结构参数。 展开更多

关键词 预冷吸气式组合发动机 预冷器 换热微细管束 振动分析 可靠性评价

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换热器管束排列角对流体力的影响研究 被引量：5

8

作者 刘丽艳 冯家祥 +1 位作者 吴皓 谭蔚 《压力容器》 2016年第12期13-19,27,共8页

排列角通过改变换热管束的排布方式来影响流场分布,进而影响流体力的幅频特性。采用大涡模型(LES)对工程中常见排列角管束的流场分布和所受流体力进行了数值计算及相应的试验验证。计算结果表明:管束排列角明显影响漩涡脱落形成和湍流扰... 排列角通过改变换热管束的排布方式来影响流场分布,进而影响流体力的幅频特性。采用大涡模型(LES)对工程中常见排列角管束的流场分布和所受流体力进行了数值计算及相应的试验验证。计算结果表明:管束排列角明显影响漩涡脱落形成和湍流扰动,特别是对错排管束和上游管束的流体力影响尤为复杂。数值计算结果与试验结果吻合较好。研究结果为流体诱导振动分析提供了参考和依据。 展开更多

关键词 排列角 流体力 漩涡脱落 换热管束

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考虑双向流固耦合的换热器弹性管束流致振动特性三维数值模拟研究 被引量：4

9

作者 李岳霖 孙超 +1 位作者 艾诗钦 刘月婵 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2022年第17期63-72,共10页

为研究换热器管束的流致振动特性,开展了考虑双向流固耦合情况下的换热管束三维数值模拟研究。建立换热管及管内外流域的三维有限元模型,计算单、多跨换热管的固有频率,考虑到换热管与支撑板之间的有效支撑具有随机性,对支撑板失效情况... 为研究换热器管束的流致振动特性,开展了考虑双向流固耦合情况下的换热管束三维数值模拟研究。建立换热管及管内外流域的三维有限元模型,计算单、多跨换热管的固有频率,考虑到换热管与支撑板之间的有效支撑具有随机性,对支撑板失效情况下的四跨管固有频率及振型进行了计算。在此基础上,针对单、多管与管外流域进行双向流固耦合数值模拟分析。结果表明:计算得到的固有频率与理论值误差基本低于3%;同阶固有频率随着支撑失效个数增多而降低;单、多跨管的振动频率与之升、阻力频率一一对应;多跨管对称跨的振动位移曲线形状相似且幅值相近;管束间距越大,管子之间相互影响越小,振动位移曲线越易出现Strouhal振型。 展开更多

关键词 换热管束 固有频率 双向耦合 流致振动 数值模拟

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具有内外流的换热器管束动特性分析 被引量：9

10

作者 赖永星 刘敏珊 董其伍 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2006年第2期159-162,共4页

利用大型有限元程序Ansys的参数化设计语言(APDL),对模型进行智能化网格剖分、材料参数设定、模型几何参数设置,完成了充满液体单管的建模和多种节径比的正方形排列管束的建模,并采用流固耦合法进行了动特性的计算。通过计算结果分析,... 利用大型有限元程序Ansys的参数化设计语言(APDL),对模型进行智能化网格剖分、材料参数设定、模型几何参数设置,完成了充满液体单管的建模和多种节径比的正方形排列管束的建模,并采用流固耦合法进行了动特性的计算。通过计算结果分析,得出了一些有价值的结论,可供从事换热器等化工设备设计的工程技术人员参考。 展开更多

关键词 动特性 换热器管束 内外流

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化学镀镍换热器管束腐蚀破裂失效分析 被引量：8

11

作者 师红旗 丁毅 马立群 《表面技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第5期93-95,共3页

针对化学镀镍换热器管束腐蚀破裂进行分析,采用XRD物相分析、EDS成分分析、力学性能测试、金相显微组织分析、SEM微观形貌分析、电化学测试等手段,分析了管束破裂的原因。结果表明,管束外表面镍磷镀层局部发生破坏后对碳钢管束基体的加... 针对化学镀镍换热器管束腐蚀破裂进行分析,采用XRD物相分析、EDS成分分析、力学性能测试、金相显微组织分析、SEM微观形貌分析、电化学测试等手段,分析了管束破裂的原因。结果表明,管束外表面镍磷镀层局部发生破坏后对碳钢管束基体的加速电偶腐蚀是管束发生破裂的主要原因。 展开更多

关键词 化学镀镍 换热器管束 电偶腐蚀 失效分析 腐蚀破裂

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甲胺装置换热器管束的泄漏失效分析 被引量：3

12

作者 王雨顺 师红旗 +1 位作者 丁毅 马立群 《腐蚀与防护》 CAS 北大核心 2010年第3期248-250,共3页

某公司甲胺装置换热器管束发生内漏。通过表面腐蚀形态分析、化学成分分析、金相显微组织分析、力学性能测试、EDS成分分析、SEM微观形貌分析、电化学测试等手段,分析了管束内漏的原因。分析结果表明,甲胺剧烈蒸发而产生的冲刷作用以及... 某公司甲胺装置换热器管束发生内漏。通过表面腐蚀形态分析、化学成分分析、金相显微组织分析、力学性能测试、EDS成分分析、SEM微观形貌分析、电化学测试等手段,分析了管束内漏的原因。分析结果表明,甲胺剧烈蒸发而产生的冲刷作用以及管束穿孔部位材料受热软化共同导致了该管束的冲刷腐蚀减薄和穿孔失效。建议采用涂层或更换材质来防止此类失效。 展开更多

关键词 换热器管束 泄漏 冲刷腐蚀

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静止外部流体对换热器管束动特性的影响分析 被引量：6

13

作者 赖永星 刘敏珊 董其伍 《压力容器》 2004年第12期22-25,共4页

利用大型有限元程序Ansys的参数化设计语言,对模型进行智能化网格剖分、材料参数设定、模型几何参数设置,完成了多种节径比的正方形排列管束的建模,并采用流固耦合法进行了管束在两种流体中的动特性计算。通过计算结果分析,得出了一些... 利用大型有限元程序Ansys的参数化设计语言,对模型进行智能化网格剖分、材料参数设定、模型几何参数设置,完成了多种节径比的正方形排列管束的建模,并采用流固耦合法进行了管束在两种流体中的动特性计算。通过计算结果分析,得出了一些有价值的结论,可供从事换热器等化工设备设计的工程技术人员参考。 展开更多

关键词 动特性 换热器管束 外流

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温度应力对换热器管束动特性的影响分析 被引量：3

14

作者 王珂 赖永星 王贺郑 《石油机械》 北大核心 2007年第3期16-18,共3页

为了研究分析温度应力对固定式换热器管束动特性的影响,提出了精细有限元模型分析和简化有限元模型分析。精细模型把壳体、固定板、折流板采取空间壳单元模拟,换热管采用空间梁单元模拟进行分析计算。简化模型取折流板缺口处的换热管为... 为了研究分析温度应力对固定式换热器管束动特性的影响,提出了精细有限元模型分析和简化有限元模型分析。精细模型把壳体、固定板、折流板采取空间壳单元模拟,换热管采用空间梁单元模拟进行分析计算。简化模型取折流板缺口处的换热管为研究对象,采用空间梁单元模拟进行分析。从计算结果可以发现,当壳壁的温度大于管壁温度时,应力刚化使换热管的自振频率有不同幅度增加,增幅最小的固有频率增幅较小,当壳壁的温度小于管壁温度时,应力软化使换热管的固有频率有不同幅度的减小,减幅最大的固有频率减幅较大。 展开更多

关键词 换热器管束 预应力 动特性 固有频率

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制冷用水平管降膜蒸发器管束换热特性数值模拟 被引量：4

15

作者 杨培志 张营 李晓 《流体机械》 CSCD 北大核心 2015年第3期64-68,共5页

采用分布参数法建立水平管降膜蒸发器管束换热模型,模拟计算了水平管降膜蒸发器不同管程布置下换热管干斑分布和平均降膜因子,并进行比较分析;并在下进上出的管程布置形式下研究了制冷剂流量、管间距、满液区排管数对蒸发器换热性能的... 采用分布参数法建立水平管降膜蒸发器管束换热模型,模拟计算了水平管降膜蒸发器不同管程布置下换热管干斑分布和平均降膜因子,并进行比较分析;并在下进上出的管程布置形式下研究了制冷剂流量、管间距、满液区排管数对蒸发器换热性能的影响。本文的研究为水平管降膜蒸发器的设计提供理论指导,促进其在制冷空调领域的推广应用。 展开更多

关键词 降膜蒸发 数值模拟 分布参数法 管束换热特性

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制冷用水平管降膜蒸发器管束换热优化研究 被引量：7

16

作者 李红民 《流体机械》 CSCD 北大核心 2019年第5期74-78,共5页

采用降膜蒸发技术的制冷用降膜蒸发器是各空调企业争相研究的新型制冷设备。本文采用分布参数法建立水平管降膜蒸发器管束换热模型,针对管束进行优化研究,研究表明:管程采用水平布置,在保证总布液量不变的前提下,加大第一管程区域的布... 采用降膜蒸发技术的制冷用降膜蒸发器是各空调企业争相研究的新型制冷设备。本文采用分布参数法建立水平管降膜蒸发器管束换热模型,针对管束进行优化研究,研究表明:管程采用水平布置,在保证总布液量不变的前提下,加大第一管程区域的布液量同时减小相应值的第二管程布液量,合理调整布液量可改善整体换热状况;管程采用上下布置,在干涸现象严重区域进行补液,可有效改善干涸现象,并且补液量并非越大越好,在补液量增加到一定量时,整体换热效果达到最佳。本文的研究为水平管降膜蒸发器的设计提供理论指导,促进其在制冷空调领域的推广应用。 展开更多

关键词 降膜蒸发 数值模拟 分布参数法 管束换热

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某凝析油稳定塔塔底重沸器2205管束的腐蚀失效原因 被引量：1

17

作者 陈庆国 唐全宏 +4 位作者 秦振杰 李一凡 李磊 李轩鹏 付安庆 《腐蚀与防护》 CAS CSCD 北大核心 2024年第8期103-108,共6页

某油田凝析油稳定塔塔底重沸器2205双相不锈钢换热管束发生开裂失效。通过宏观检查、化学成分和组织检查、残余应力测试、断口分析以及应力腐蚀试验系统分析了其失效原因。结果表明:换热管束失效多集中在U形弯区域,裂纹多呈现环向开裂特... 某油田凝析油稳定塔塔底重沸器2205双相不锈钢换热管束发生开裂失效。通过宏观检查、化学成分和组织检查、残余应力测试、断口分析以及应力腐蚀试验系统分析了其失效原因。结果表明:换热管束失效多集中在U形弯区域,裂纹多呈现环向开裂特征;在失效管束U形弯区域存在残余拉应力,其最大值达到262 MPa;断口表面可见明显的解理和准解理特征,以及二次裂纹。综合分析结果可知管束失效原因为高温-结盐-氧引起的氯化物应力腐蚀开裂。 展开更多

关键词 2205不锈钢 换热管束 应力腐蚀开裂 结盐

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U形管式换热器管束失效分析及防范 被引量：4

18

作者 周葆红 李言浩 +2 位作者 王志亮 蒋霞 薛兆军 《化工设备与管道》 CAS 2003年第6期48-52,共5页

通过对两例U形管式换热器换热管管束失效的分析 ,指出了在热应力作用下的应力腐蚀和不良材料在热应力下的脆断分别是其失效的原因 ,以此为依据得出合理的处理措施。通过对U形管热应力的分析 ,指出了如何通过改变设备尺寸结构减小U形管... 通过对两例U形管式换热器换热管管束失效的分析 ,指出了在热应力作用下的应力腐蚀和不良材料在热应力下的脆断分别是其失效的原因 ,以此为依据得出合理的处理措施。通过对U形管热应力的分析 ,指出了如何通过改变设备尺寸结构减小U形管的热应力以及用来优化设计中的指导意义; 展开更多

关键词 U形管式换热器管束 失效 防范 热应力 应力腐蚀 脆化

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套管管束式换热器的阻力特性和流量分配研究 被引量：1

19

作者 刘俊强 陈明辉 +3 位作者 扈玉民 厉日竹 孔德春 张伟杰 《核科学与工程》 CSCD 北大核心 2007年第4期339-343,共5页

对套管管束式换热器一次侧并联流道的阻力特性进行了研究。研究的目的是确定套管管束式换热器一次侧并联流道的阻力特性,找出流量分配的规律,通过对流量分配进行优化,解决套管管束式换热器的优化设计问题。研究方法是按照相似准则制造... 对套管管束式换热器一次侧并联流道的阻力特性进行了研究。研究的目的是确定套管管束式换热器一次侧并联流道的阻力特性,找出流量分配的规律,通过对流量分配进行优化,解决套管管束式换热器的优化设计问题。研究方法是按照相似准则制造试验本体,建造试验台架并进行试验。试验验证了计算模型的正确性,得到了减小管间距可提高总传热系数的结果。 展开更多

关键词 核供热堆 套管管束式换热器 并联流道 流量分配 阻力系数

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套管管束式换热器换热特性试验研究 被引量：1

20

作者 张伟杰 陈明辉 +2 位作者 孔德春 厉日竹 扈玉民 《高技术通讯》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第6期634-637,共4页

清华大学核能与新能源技术研究院对具有特殊结构的套管管束换热器(其传热单元由带螺旋肋片的外套管和带微波浪弯的内套管组成,通过自身结构实现传热管的支撑和定位)的换热特性进行了试验研究。试验结果表明,与一般流道的换热性能相比,... 清华大学核能与新能源技术研究院对具有特殊结构的套管管束换热器(其传热单元由带螺旋肋片的外套管和带微波浪弯的内套管组成,通过自身结构实现传热管的支撑和定位)的换热特性进行了试验研究。试验结果表明,与一般流道的换热性能相比,不规则环形窄缝流道的换热系数不仅降低,而且随雷诺数的变化趋势也较平缓;外套管管间流道的换热系数降低,但变化趋势与普通流道相同。根据试验数据,采用分离系数法,拟合出了不规则环形窄缝流道和外套管管间流道的换热公式。 展开更多

关键词 一体化轻水反应堆 套管管束式换热器 换热特性 分离系数法

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