在如反应堆、换热器等由多个并联通道所构成的堆芯等设备中，其并联通道间可能发生流动不稳定性，即所谓的管间脉动。在发生管间脉动时，尽管并联通道的总流量以及上下腔室的压降并无显著变化，但其中某些通道的进口流量Wf却可能会发生周期性的变化。当一部分通道的水流量增大时，与之并联工作的另一部分通道的水流量则减小，两者之间的流量脉动恰好成180°的相位差。与此同时，这些通道出口的蒸汽量Wg也相应发生周期性的变化。这样，一部分通道进口水流量的脉动与其出口蒸汽量的脉动呈180°的相位差，即当水流量最大时，蒸汽量最小；而当水流量最小时，蒸汽量最大。图4-41示出了某实际并联通道脉动时所测量的汽、水流量的周期性变化特征。

管间脉动的频率一般为1～10次/min，频率的高低取决于通道的受热情况、结构尺寸和型式以及流体的热力参数。水的脉动流量与平均流量的最大偏差，称为脉动振幅，而同一流道相邻两个最大水流量峰值的间隔时间称为脉动周期。上述汽-水两相流的脉动现象与水动力流量漂移不稳定性的区别在于，前者是周期性的脉动，而后者是非周期性的流量漂移。

图4-41　管间脉动时的汽-水流量的周期性变化

关于管间脉动的原因，迄今还不是非常确定，尚处于进一步的研究中，下面只对其中的一种解释进行简单介绍。如图4-42所示，在并联通道运行时，通道中的热流密度总会有一些波动，如果某一个通道中的热流密度突然由q″1升高到q″2，则由于热流密度的突然增加，该通道沸腾段的沸腾就会加剧，蒸汽量增加。这一现象导致沸腾起始点附近产生瞬时局部压力升高，并将其前后流体分别向通道进口和出口两端推动，因而使进口流量减少而出口蒸汽量增加。与此同时，由于热流密度的增加和水流量的减少，通道的加热段Lno缩短，有一部分加热段变为沸腾段LB的一部分；局部压力的升高会将一部分汽水混合物瞬间推向过热段，使过热段Lsup缩短。这样，瞬时蒸汽量的增加和过热段的缩短都导致出口蒸汽温度Tg的下降，这是脉动的第一瞬时。由于局部压力升高，相应的饱和温度也升高，水加热到沸点所需要的显热也相应增加，于是蒸汽的产率下降；而此时进水少、排出的蒸汽多，所以局部的压力接着下降。但是，这样一来通道进口压力与局部点之间的压差增加了，因而进水量随之增加。随着进水量的增加，除去提高水的焓达到饱和的热量外，剩余用于汽化的热量减少，导致排除的蒸汽量逐渐减少，这时就又开始了非沸腾段增长，沸腾段缩短及过热段增长的过程。排气量的减少和过热段的增长都导致出口蒸汽温度的升高，这是脉动的第二瞬时。而从第二瞬时的局部压力开始下降起，相应的饱和温度也开始降低，于是蒸发率又开始增加。蒸发量的增加又促使局部压力升高，如此又恢复到第一瞬时的情况。由此可见，一旦发生一次扰动，就会连续地、周期性地发生流量和温度的脉动。与某一通道流量和温度发生变化的同时，与这一通道并联的其他通道的流量就会出现相反的变化，因而会产生周期性的管间脉动。流量的忽多忽少，使加热段、沸腾段和过热段的长度发生周期性的变化，因而通道中不同放热工况分界处的管壁就会交变地与不同状态的流体相接触，致使管壁温度周期性地波动，从而可能导致金属部件发生热疲劳破坏。

影响管间脉动的主要因素如下所述。

（1）压力

压力越高，两相间的比体积相差越小，局部压力升高等现象就越不易发生，因而脉动的可能性也就越小。

（2）出口含汽量

出口含汽量越小，汽水混合物体积的变化也越小，流动也就越稳定。

（3）热流密度

热流密度越小，汽水混合物的体积由热流密度的波动而引起的变化也就越小，脉动的可能性也就越小。

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图4-42　热流密度的变化对流动工况的影响

（4）流速

进口流速越大，阻滞流体流动的蒸汽容积增大现象也就越不易发生，因而可以减轻或避免管间脉动。

消除管间脉动，除了可以调节与以上因素有关的参数外，最有效的方法就是在加热通道的进口加装节流件，提高进口阻力。这样做可以使沸腾起始点附近产生的局部压力升高远低于进口压力，从而使流量波动减少，直至消除。

图4-43示出了节流件防止脉动的作用。曲线2表示正常工况下沿通道长度L的压力变化。曲线1为脉动过程中局部压力降低时沿通道长度L的压力变化。曲线3则为局部压力升高时沿通道长度的压力变化，此时进入通道的水流量减小而出口蒸汽流量增加，若该局部压力超过进口压力pin，则水就会倒流回去，沸腾起始点也就向进口方向移动。如果在并联的各个通道的进口都加装节流件，使节流件产生的压降超过可能的压力波动幅度，加装节流件后波峰时的压降特性如图中粗线所示，则脉动现象就可消除。那么节流件的压降究竟应该保持多大才能消除脉动呢？实验表明，要防止脉动必须满足下列准则：

式中 Δpno——加热单相段的压降；

Δpj——节流件产生的压降；

ΔpB——沸腾段的压降，当出口为过热蒸汽时还应加上过热段的压降。

a——一常数，取决于系统的工作压力p和通道中流体的质量流速G。

根据式（4-143）算出节流件的压降Δpj，即可确定所需节流件的开孔尺寸。该方法在锅炉水冷壁、反应堆堆芯进口及蒸汽发生器的传热管等广泛使用。

图4-43　节流件对防止管间脉动的作用