水平管降膜蒸发器传热特性研究

建立了水平管降膜蒸发和管内凝结传热实验台,通过对实验结果的归纳,获得了水平管降膜蒸发器总传热系数随喷淋密度、蒸发温度、传热温差和蒸汽入口流速的变化规律,以及管间距对传热特性的影响。结果表明,总传热系数随喷淋密度、蒸发温度的增大而增大,随传热温差的增大而减小,而蒸汽流速对传热系数影响较小;在本文研究的管间距范围内,当管间距为46.7 mm时,总传热系数最高。     

液滴在管间气流作用下的偏移特性

为研究蒸发器内液滴的偏移特性,采用理论分析和实验参数结合的方法推导新的关系式。计算了不同液滴直径或喷淋密度下,对应不同蒸汽流速时液滴液柱的偏移距离。给出了不同工况下能保证液滴下落到下一根管上的临界蒸汽流速。计算结果表明觉随蒸汽流速的增大,偏移距离逐渐增加;临界流速随液滴直径的增大而增加,但其随饱和温度的升高而降低。     

微结构表面的大过热度蒸发传热特性分析

玻璃化冷冻方法是细胞超低温保存的有效冷冻方法之一。降温速率的提高有利于细胞内外溶液玻璃化程度的增加,同时可以降低低温保护剂的浓度,减少低温保护剂对细胞的毒性伤害和渗透性损伤。本文针对发生在冷冻载体微结构表面的大过热度蒸发过程的传热特性进行研究。采用集总热容法,计算了传热过程的热流密度、总传热热阻和液氮蒸发传热系数等重要传热参数,考察了它们随过热度变化的规律。在本文研究的过热度变化范围内,随着过热度的增加,微结构表面的液氮蒸发传热系数呈线性减小趋势;总传热阻呈指数增加趋势;热流密度呈抛物线变化趋势。上述研究成果有利于进一步理解微结构表面的大过热度蒸发传热机理。     

蒸汽滴状冷凝液滴表面温度分布及演化

利用红外热成像技术研究了蒸汽滴状冷凝中液滴合并过程表面温度分布及演化机制,并基于此分析了不同尺寸液滴表面温度随传热通量变化的分布规律。实验结果表明:与蒸汽在微小液滴表面发生连续冷凝不同,液滴合并过程中蒸汽通过四个阶段实现在大液滴表面的周期性冷凝传热;其中,在液滴吸收蒸汽冷凝放热阶段和向壁面传热阶段之间存在一个平衡,高热通量时,蒸汽向液滴表面传热过程占主导,液滴表面温度随尺寸增加而升高;低热通量时,液滴向冷凝壁面传热过程占主导,液滴表面温度随尺寸增加而降低。液滴运动引起的蒸汽在大液滴表面直接冷凝过程为强化低压蒸汽冷凝传热提供了新思路。     

机械式冷藏车蒸发器结霜特性的研究

机械冷藏车蒸发器结霜会增加传热热阻和减小换热量,必须对结霜过程进行深入了解。建立了一个机械冷藏车蒸发器结霜的数学模型,并计算了结霜量、蒸发器换热量随时间的变化过程。获得了各个入口空气参数对蒸发器结霜厚度和换热量的影响规律。研究发现结霜严重地影响了蒸发器换热性能。     

余热驱动热变换器海水淡化系统性能研究

本文构建了一套余热驱动的热变换器海水淡化系统,系统的废水造水比达到0.0946,较参比系统提高49%。分析了海水温度、热源水入口温度和加热蒸汽温度的变化对系统性能的影响,结果表明随着海水温度升高,系统的废水造水缓慢减小后急速下降;随着热源水入口温度的降低,废水造水比缓慢减小后急速下降;加热蒸汽温度通过影响COP和海水蒸发器效数而影响废水造水比,在75℃时存在最佳值。热源水入口温度太低,海水温度和加热蒸汽温度太高均不利于系统的稳定。     

高温出水CO2气体冷却器特性研究

通过实验和数值计算对套管式气体冷却器在不同出水温度时CO_2侧物性参数分布进行了分析和比较,并利用仿真计算在特定出水温度下,套管式气体冷却器不同换热面积对其传热特性的影响。分析结果表明:在不同出水温度下CO_2的物性参数分布有明显区别,且其平均值随着出水温度的升高而降低,尤其是平均定压比热容;对数传热温差随着换热面积的增加而减小;总传热系数在换热面积为1.05A时达到最大值,当换热面积继续增大时总传热系数减小;在管长增加20%时,换热量提升4.6%;水侧对流换热随着换热面积的增大而增大;CO_2侧对流换热系数在流动过程中存在极值,并且其极值随着换热面积的增大而减小且位置向入口处移动。     

热流密度及充灌率对板式蒸发器环路热管运行特性影响的实验研究

本文实验研究了不同热流密度对板式蒸发器环路热管系统运行特性的影响,同时研究了充灌率对蒸发器上盖板温度及系统热阻的影响。结果表明:此板式蒸发器环路热管系统在0.2～1 W/cm~2热流密度范围内均可稳定运行,蒸发器整体温度随着热流密度的增加而升高,热阻随热流密度的增加而降低;实验条件下,充灌率为55%时,系统蒸发器上盖板温度及热阻达到最低值,此时系统的传热能力达到最强,系统的最优充灌率为55%。     

顶部浸没管口气泡生成特性实验与数值模拟

利用高速摄像机获得顶部浸没方式下管口处气泡膨胀脱离过程,对比分析了管径、气体流量和管口浸没深度对气泡脱离直径和膨胀脱离时间的影响规律;运用三维流体体积(VOF)模型,模拟研究了气泡膨胀脱离过程中气泡膨胀脱离时间、脱离直径和气泡形态的变化规律,分析了气液湍动能和流场速度的分布变化规律。经过对比,实验结果与模拟结果一致。研究结果发现,气泡膨胀脱离时间随管径的增大而增加;随液体密度的增加而减小;随气体流量增大而降低,但降低速率逐渐减小.气泡脱离直径随气体流量的增加而增加且存在气泡脱离形态变化点;随管口浸没深度和液体密度的增加呈现下降趋势。气泡长短轴比随液体密度增大而增大,而随膨胀脱离时间的增加呈现降低趋势.     

R134a在水平管外降膜蒸发的实验研究

实验研究了不同热流密度不同液膜流量下,R134a在垂直布置的七根水平强化管外的降膜蒸发传热特性。结果表明:相同热流密度下在液膜流量较小阶段,管外传热系数随着液膜流量增加而明显增加;随着液膜流量的进一步增大,管1~3的管外传热系数保持不变,管4~7的管外传热系数先增大后减小。同时发现,液膜流量为0.159 kg·m~(-1)·s~(-1)时,随着热流密度的增大所有管的传热性能先增大后减小,并且转折点出现在较小的热流密度下;液膜流量为0.29 kg·m~(-1)·s~(-1)时,管1性能一直增强,管2~4的传热系数随热流密度增大先增大后减小,管5~7的传热系数一直减小,并且管1~4转折点出现在较大热流密度下。     

建筑物对不同体制电磁脉冲时域响应数值分析

 针对一般建筑物内空间电场强度时域变化特点,采用时域有限差分方法,数值模拟单极性高斯脉冲、双极性微分高斯脉冲以及窄带调制方波脉冲平面波在建筑物内传播、反射及透射过程;并对比分析不同脉冲参数对空间场强最大值及分布的影响。在一定脉冲宽度的微分高斯脉冲激励下,建筑物空间内最大场强变化范围值较高,为3．０~5.5 dB,其空间场强增强分布区域较大,并随脉宽增加而减小,但脉冲的最小重复频率相对要求最高。相应脉宽的高斯脉冲造成空间最大场强及分布区域范围最小,而脉冲的最小重复频率所需最低。当载频为房间谐振频率的窄带脉冲入射下,空间最大场强变化范围值相对最高,空间场强增强区域总体趋势随脉冲载频频率单调增加。     

矩形微槽道相变流阻的实验研究

以去离子水为工质,对高为2mm,宽分别为0.3mm、0.6mm、2mm的矩形微槽中的两相传热特性与流动阻力特性进行了实验与理论研究。实验结果表明,三种微槽的饱和沸腾传热系数随着热流密度的增加而增加,并对三种微槽传热系数随热流密度关系的实验数据进行了拟合,得出了实验条件下的传热系数与热流密度的关联式及相同热流密度或者质量流速下槽道尺寸对传热系数的影响;此外,矩形微槽道压降△p随着尺寸的减小而增大。     

超临界甲烷及含氢甲烷在水平圆管内冷却换热的数值模拟

在超临界甲烷及含氢甲烷的冷却换热研究中,由于其截面上温度的不均匀性导致物性的不均匀,从而影响其流动及换热,这些现象在实验中很难发现,计算机数值模拟为此提供给了便利。文中应用标准k-ε湍流模型对超临界气体在水平圆管内的冷却传热进行了数值模拟,研究了质量通量、热流密度、入口压力以及氢气含量对传热系数的影响。结果表明,换热系数随质量通量的增大而增大,随热流密度变化不明显,随入口压力的增大而减小,氢气含量增大时对流换热系数的峰值往低温方向移动。     

大颗粒流化床中垂直埋管的传热研究

本文实验研究大颗粒流化床中垂直埋管的周向平均传热系数随流化速度和截面高度的变化规律以及垂直埋管的水平位置对传热的影响。实验结果表明,垂直埋管的周向平均传热系数随截面高度增加而减小,而垂直管的水平位置对周向平均传热系数的影响很小。文中还给出了局部管壁温的瞬态变化以及垂直埋管与水平埋管传热的比较。     

基于3D打印螺杆挤出装置颗粒流动特性数值模拟

本文设计出一种应用于熔融沉积成型技术的螺杆挤出装置的进料段、挤压段结构,并基于离散单元法对挤出装置中颗粒流动特性进行了数值模拟研究。模拟中研究了螺纹形状、螺杆竖直位置、颗粒间静摩擦系数对颗粒流动特性的影响,并总结得出三种参数的变化对颗粒质量流量及相对速度标准偏差的影响规律。模拟结果表明,采用梯形螺纹时颗粒质量流量变化范围最宽,效果最理想;螺杆在进料漏斗中的竖直位置对出口颗粒质量流量无明显影响;挤出颗粒质量流量随颗粒间静摩擦系数增大而减小,出口处颗粒速度随颗粒间静摩擦系数变大而分布更加均匀。     

MVR海水淡化系统运行特性分析与优化

根据质量与能量守恒,建立了机械蒸汽再压缩(MVR)海水淡化的热力学模型,使用工程方程求解器(EES)软件分析了系统性能与增压比、蒸发温度、进料海水浓度及温度等参数间的量效关系。结果表明增压比与蒸发温度对系统性能的影响相似,增压比越小、蒸发温度越低,系统的比功耗越低,回收率越高;随着进料海水温度的降低、进料海水浓度的降低,系统淡水回收率越高,比功耗下降但不明显;这些可为MVR海水淡化系统的优化设计提供借鉴。     

骨小梁材料特性对超声背散射信号的影响

基于时域有限差分法(FDTD)建立了松质骨的超声背散射仿真系统,研究了骨小梁材料特性对超声背散射信号的影响。首次得到松质骨中的超声背散射系数(BSC)和积分背散射系数(IBC)随骨小梁材料参数(密度、拉梅常数、黏度系数及声阻抗系数)的变化关系。研究结果表明,IBC随骨小梁密度的增加而增加;BSC和IBC随拉梅常数的增加而增加、随第一黏度系数的增加而近似线性地减小,第二黏度的变化对背散射信号的影响很小;背散射参数随阻抗系数的增加而减小。说明松质骨中的超声背散射特性不仅受骨矿密度(BMD)和骨微结构的影响,还与骨小梁的材料参数密切相关。研究结果有利于理解松质骨中超声的背散射特性,对松质骨骨质状况的评价有一定帮助。      

海水的非线性声学参量B／A的研究

本文对不同盐度、不同温度下的ＮａＣｌ溶液及按Ｌｙｍａｎ—Ｆｌｅｍｉｎｇ配方配制的人造海水的非线性声学参量Ｂ／Ａ进行了测量，并与文献中的计算值进行比较。结果表明，ＮａＣｌ溶液的Ｂ／Ａ值随温度的增加而线性增加，随盐度的增加略有增加，人造海水的Ｂ／Ａ值随温度的增加而线性增加，相同盐度的ＮａＣｌ溶液的Ｂ／Ａ的测量值与文献中的计算值基本相符，ＮａＣｌ溶液可近似模拟同样盐度的海水。     

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采用蒙特卡罗模型对氮空心阴极放电等离子体鞘层离子(N2 、N )的输运过程进行了模拟研究,计算了阴极鞘层中氮离子(N2 、N )的能量及角分布的空间变化和粒子密度及平均能量随放电参数的变化规律。研究结果表明:空心阴极放电产生的氮离子,在鞘层输运过程中,N2 是密度几乎不变的低能粒子;N 是密度逐渐减少的高能粒子。随着电压增加,N 密度减小,平均能量增加;N2 密度和平均能量变化不明显。能量及入射角的相对分布规律与平板电极氮直流辉光放电基本类似,但圆筒空心阴极放电更有利于氮离子的产生。     

毛细相变回路热力学和水动力学分析

基于质量守恒、能量守恒方程,耦合环路热管各关键节点处压力、温度及传热传质关系,通过计算冷凝器中汽液界面位置,将环路热管内压力损失分为蒸汽侧压损和液相侧压损,并构建了从局部到整体的稳态运行数学物理模型,重点分析了冷凝界面位置和蒸发器热泄漏对环路热管稳态运行的影响规律。发现,低热流密度下,冷凝界面越靠近蒸汽出口越有利于提高环路热管的传热性能,但随着热流密度增加,冷凝位置对环路热管稳态性能的影响程度越来越小;抑制热泄漏或增加流入补偿室内的冷量,均可增大毛细芯两侧温度梯度,降低运行温度,进而提高环路热管的传热性能。