水和酒精Marangoni凝结换热特性研究

本文首先构造了一个在常温水冷却时,纯水蒸汽凝结时表面温度差可以达到11℃的黄铜试件。利用该试件在蒸汽流速为0.3m/s时,进行了不同浓度水-酒精混合蒸汽以及纯水蒸汽的凝结换热特性和凝结状态的实验研究。实验结果表明:由于凝结表面存在温度差,水-酒精混合蒸汽出现珠状凝结,凝结换热系数最大可以达到纯水蒸汽凝结的2.8倍;混合蒸汽凝结换热系数随表面过冷度减小而增加,并在较小过冷度时出现陡增;凝结换热量随表面过冷度增加存在最大值;观察得出了不同表面过冷度下不同酒精浓度时的凝结状态。     

水平微细圆管内膜状凝结换热特性的研究

实验研究了微细圆管内凝结换热特性,实验中采用四种不锈钢管,其内径范围为289-997μm。基于实验结果, 分析了换热温差、蒸汽进口雷诺数Rein和管径对管内膜状凝结换热系数的影响,发现温差对管内膜状凝结换热的影响很小, Nu随蒸汽进口雷诺数Rein增加而增大,随管径减小而降低,而对流换热系数随管径减小而显著增大。     

过膨胀超音速蒸汽射流的一种流形及其换热研究

针对进口压力0.4 MPa和0.5 MPa的过膨胀超音速蒸汽在20～50℃过冷水中浸没射流凝结形成的收缩-膨胀-收缩形汽羽的几何参数和换热特性进行了实验研究,并且给出了与汽羽形状对应的典型的射流温度场。建立了收缩-膨胀-收缩形汽羽的分析模型,给出了汽羽的收缩比和无量纲穿透长度。同时,根据平均凝结换热系数的实验关联式,得到射流凝结换热系数在0.71～1.16 MW/(m~2·℃)之间;通过简化得到汽羽表面积的计算公式,根据对流换热模型,得到的平均凝结换热系数在0.71～1.03 MW/(m~2·℃)之间,与实验关联式得到的结果基本一致。     

氨的添加引发水蒸气凝结换热强化的实验研究

研究了添加极少量氨时,氨-水混合蒸气在水平圆管上的凝结传热特性。结果表明:由于氨的添加引发的Marangoni效应,水蒸气的凝结换热在实验工况范围内基本上都得到了强化。随着表面过冷度的增加,凝结换热系数表现出有峰值点的非线性变化规律。当氨蒸气的浓度为0.38%时,混合蒸气的最大凝结换热系数可达纯水蒸气的1.9倍,从液膜热阻和扩散热阻的角度分析了强化换热的机理。     

流速对混合蒸汽Marangoni凝结换热影响的实验研究

本文在蒸汽压力为47.36 kPa的条件下,通过实验研究了不同蒸汽流速(u=2、4、5 m/s)下纯水和不同酒精浓度水-酒精混合蒸汽沿重力方向流过竖直紫铜平板表面上的凝结换热特性,并实现了实验的可视化,同时分析了不同蒸汽流速下造成Marangoni凝结换热特性差异的原因.实验及分析结果表明,在相同蒸汽浓度、蒸汽压力和表面过冷度条件下,高流速下的凝结换热系数比低流速的大.且蒸汽流速对凝结换热的影响因混合蒸汽酒精浓度的不同而不同,低浓度0.5%和高浓度50%时流速的增加对凝结换热特性的影响较小,而在中间浓度2%时凝结换热强度随流速的增加明显.     

氟里昂蒸汽-不凝性气体物系纵翅强化表面膜状凝结换热研究

为探索从理论上求解不凝性气体对机加工纵翅强化表面蒸汽凝结换热的影响规律,作者在现有研究成果[1、2、3、4、5]的基础上,构思、建立了氟里昂-空气物系三角形纵向翅表面膜状凝结换热的数学物理模型,并采用分段积分求解的方法,将上述复杂的三维双边界层凝结换热,简化为三个区域的二维凝结问题,获得成功。揭示了大分子量蒸汽(氟里昂)和小分子量不凝性气体(空气)物系体积力凝结换热过程诸参数(包括液膜厚度δ_l、界面温度T_i、壁面温度T_w、气体浓度W_g和换热系数α等)的变化规律。     

蒸汽压力对Marangoni凝结换热特性的影响

本文研究了蒸汽压力对水-酒精混合蒸汽竖直平板表面凝结换热特性的影响．搭建了具有高气密性的Marangoni凝结换热实验台,分别针对不同压力(31．16 kPa,47．36 kPa,84．53 kPa)、不同表面过冷度(表面过冷度范围2-32℃)的纯水、水-酒精混合液(气相酒精质量百分比浓度为2．28％,5．1％,51％)和酒精进行了换热特性的实验研究,实验结果表明混合蒸汽在相同流速和浓度下凝结表面传热系数随压力的升高而升高,分析认为这是因为相平衡压力的提高会导致凝结液量增加和凝结液平均温度提高,而使凝结汽液界面的表面张力提高,进一步增强了Marangoni效应的影响,从而使凝结表面传热得到加强．     

蒸气在倾斜细小直径圆管内的流动凝结换热特性

细小管内的流动凝结换热具有许多超常换热特性,经典的Ｎｕｓｓｅｌｔ分析方法已不能满足需要。在以往研究的基础上,本文进一步通过实验探析换热温差和蒸气流量对不同直径的细小管内流动凝结换热的影响。研究表明,管径越小,换热温差对凝结换热系数的影响程度越低;通过流量和倾角对凝结换热数的影响,分析了重力引发的流动分层和剪切力对凝结液的排除两种因素对细管传热强化的作用机制。本文的实验结果和用于常规尺度下的通用关联式对比表明,采用细管,管内的流动凝结换热得到无可置疑的强化     

螺旋升角对凝结换热特性影响的研究

本文对具有不同螺旋升角的螺旋槽换热管进行了凝结换热和阻力特性试验.试验结果表明,螺旋升角在螺旋槽管凝结换热过程中具有不可忽视的影响.分析了螺旋升角β对凝结换热及阻力特性的影响机理,提出考虑了螺旋升角因素的凝结换热经验关联式.     

蒸汽流速对竖直管外Marangoni凝结换热特性影响的实验研究

本文在不同蒸汽流速下对水-酒精混合蒸汽在竖直管外Marangoni凝结换热特性进行了实验研究.结果表明:在相同蒸汽压力下,混合蒸汽在竖直管外凝结换热系数随蒸汽流速的增加而增加.当蒸汽酒精浓度较低时(1%、2%、5%),凝结换热系数随流速的增加而明显增加.当蒸汽酒精浓度较高时(20%、50%),流速的增加对凝结换热系数影响较小.这主要是由于蒸汽流速在低酒精浓度下对凝结扩散层热阻的影响大于在高酒精浓度下对扩散层热阻的影响.     

水平三维肋管管外凝结换热实验与分析(I实验研究)

本文对不同饱和蒸汽温度下R11在水平Thermoexcel-C管的管外凝结换热性能进行了实验研究。实验结果表明:随着饱和蒸汽温度的提高,C管的凝结换热系数下降。C管凝结换热强化的主要机理在于孤立三维齿结构增大了表面张力减薄凝结表面液膜厚度的作用,而C管凝液淹没区小于相同肋间距的低肋管,且在淹没区内的凝结换热大于低肋管。     

两种温度场表面Marangoni凝结换热特性比较

本文对水和酒精混合蒸气在表面具有不均匀温度场的竖直平板上的凝结换热进行了实验研究,分别从凝结换热特性和凝结形态两个方面与具有均匀温度场的竖直平板凝结换热实验结果展开了比较.实验结果表明,本实验凝结面上的液珠明显要比均匀温度场的密集细小,液珠的冲刷速度也明显较快;在相同的工况下,本实验中的凝结换热系数在任何浓度下都比均匀温度场壁面的高.初步的理论分析也表明,本实验中凝结表面浓度梯度和温度梯度共同作用引起表面张力梯度增大,导致的Marangoni对流加强,凝结换热得到强化.     

水平梯度表面能材料表面上的滴状凝结换热系数

本文在均质表面的单个球缺形液滴换热模型和液滴通用尺度分布规律的基础上,结合梯度表面能材料表面的液滴分布和凝结换热特性,得到了一维水平梯度表面能材料表面上的滴状凝结换热计算式。在此基础上,研究了壁面过冷度、接触角梯度、工质物性等参数对梯度表面能材料表面滴状凝结换热性能的影响。结果表明:随着过冷度的增加和凝结工质汽化潜热的增大和表面张力的减小和接触角梯度的增大,平均表面凝结换热系数会增大。     

高浓度CO_2存在时水蒸汽在V形纵槽表面凝结换热的实验研究

本文进行了CO_2-水混合蒸气在不锈钢V形纵槽表面进行了凝结换热实验研究。结果表明,CO_2质量浓度在80%~94%范围内,两V形纵槽表面的凝结换热特性均优于光滑平板。1 mm×2 mm纵槽冷凝表面的凝结换热系数比平板提高了8.51%~15.4%。在20%~94%浓度范围内,1 mm×2 mm冷凝特性均优于0.5 mm×1 mm冷凝块,所以适当增加肋片的高度和肋间距在一定程度上可以强化冷凝传热过程。     

分析多组分工质凝结换热过程质扩散阻力的新方法

本文把多组分工质的凝结换热过程分为质扩散和膜状凝结两部分,从热量、质量守恒原理出发,结合相图,首次推导出计算多组分工质凝结换热过程中由于质扩散而引入的附加传热漏差的计算公式。认为在考虑了附加传热温差后,如果将单一工质的物性量代以多组分工质的相应量,即可应用关于单一工质的凝结换热公式进行多组分工质的凝结换热计算。在理想溶液的基础上,详细地分析了双组分混合工质在管内凝结换热条件下附加传热温差的影响因素,指出提高雷诺数Re是减小扩散阻力的主要途径。     

蒸气流速对存在温度梯度的竖直壁面Marangoni凝结换热的影响研究

本文以水一酒精混合蒸气为工质,对蒸气流速对存在温度梯度的竖直壁面Marangoni凝结换热特性的影响进行了实验研究.结果表明:混合蒸气凝结换热系数随蒸气流速的增加而增加,但换热系数对流速的敏感性随酒精蒸气浓度不同而有所区别,在酒精蒸气浓度较低时,流速使换热系数的增加较为明显.对比流速对溶质Marangoni凝结换热特性的的影响,流速对温度梯度和浓度梯度共同驱动的Marangoni凝结换热影响要弱一些.     

微圆管内环状流凝结换热特性的数值模拟

本文提出了微圆管内环状流凝结换热的分析模型,考虑了重力、汽液界面剪切力、表面张力以及界面凝结热阻的作用。文中主要研究凝结换热过程中重力、入口蒸汽Re数及外壁面温度的影响。模拟的结果表明,重力对微圆管流动凝结换热的影响非常小,可被忽略;凝结液的排除主要依赖于汽液界面的剪切应力作用,使Nu随蒸汽进口Re数的增加而明显增大;冷却外壁面的温度对凝结换热也具有一定的影响, Nu将随外壁面温度的降低而增大。     

不同压力下竖直管外Marangoni凝结换热特性研究

本文在不同压力状态下对水与酒精混合蒸汽在竖直管外Marangoni凝结换热特性进行了可视化实验研究,观测到不同过冷度下的凝结状态.实验结果表明,在相同流速和浓度条件下,酒精浓度较低时凝结换热系数随蒸汽压力的升高而升高.但在高酒精浓度下,凝结液表面张力梯度减小,扩散热阻的影响增大,蒸汽压力对于凝结换热系数的影响并不明显.     

LNG冷能发电中间介质气化器丙烷管外凝结数值模拟

本文以LNG冷能发电装置中的中间介质气化器中冷凝器丙烷管外凝结过程为研究对象,通过建立相应数值模型,采用VOF模型追踪气液相界面,利用LEE模型作为相变传热传质模型,对管外气态丙烷凝结成液膜流动及凝结传热问题进行了瞬态二维CFD模拟。分析了冷凝器丙烷端管外液膜流动和凝结换热特性,将管外换热系数的模拟值与Nusselt公式理论解进行对比,偏差在10%以内,证明了该模型对模拟冷凝器中丙烷管外凝结过程的准确性。此外,还将该IFV中丙烷端凝结换热特性与常规IFV进行了对比,发现在较小壁面过冷度时,该IFV管外换热系数要明显小于常规IFV。     

R134a在板式换热器中的凝结换热实验研究

本文对R134a在板式换热器内的凝结换热特性进行了实验研究,通过测量换热器中冷却水及板壁温度获得了局部凝结换热系数随蒸气干度、质量流量及热流密度的变化关系.实验结果表明,凝结换热系数随着蒸气干度增加而增加.文章还将实验结果与部分文献数据进行了比较与分析.本文的研究为换热准则关系式的发展提供了实验数据.