翅片结构对超汽化结构换热性能影响的研究

基于计算流体动力学软件ANSYS CFX，利用非均相流欧拉-欧拉模型耦合RPI(伦斯勒理工大学)沸腾模型开展超汽化冷却结构的过冷沸腾两相流模拟，比较不同翅片结构对超汽化结构换热性能的影响。研究发现在高热流量条件下三角形翅片结构的换热性能优于矩形翅片结构：其中顺流4×3 三角形翅片结构总体换热性能最好；矩形4×3 翅片结构受流速影响较大，由于翅片的阻碍作用使得流速越来越低，换热性能越来越差；逆流4×3 三角形翅片结构由于其翅片间的腔小，并且逆流翅片对主流的破坏使得腔内流体保持着很大的湍度，所以翅片区有很好的换热性能，但由于逆流翅片对流体阻碍作用大，小槽内流体速度越来越低，使得远离翅片区的侧边换热性能逐渐变差。     

烧结电镀强浸润管壁结构强化R245fa流动沸腾特性的实验研究

实验研究了有机工质R245fa在内径为10 mm的不锈钢光管和烧结电镀多尺度镀层强化管内的流动沸腾传热特性。实验工况为：饱和压力0.6 MPa，质量流速189.3～708.14 kg·s^-1·m^-2，热流密度4.94～44.74 k W·m^-2，干度0.01～0.9。实验结果表明：实验条件下观测到分层流与环状流两种流型，发现管内多尺度强浸润镀层能够促进环状流的转变提前。与光管相比，烧结电镀多尺度镀层强化管具有明显的强化沸腾换热的效果，其传热强化因子平均为1.87，最大强化效果为3.15。随着热流密度以及干度的增大，传热强化因子先增加后降低。流型可视化对比发现，强化管壁面的强润湿性促进上壁面液相吸附以及快速再浸润，对流动沸腾换热具有积极作用。     

微米线结构表面的过冷流动沸腾实验研究

以去离子水为工质,配合高速摄像观测,研究了截面为0.5 mm×5 mm的微细窄矩形通道内氧化锌微米线结构表面的竖直流动过冷沸腾。流量范围200~400 kg·m^-2·s^-1,过冷度为10 K,热流密度最高为200 kW·m^-2。分析了不同工况下过冷沸腾的沸腾曲线、平均换热系数、局部换热系数和流型特征。     

水平细光管内R717流动沸腾换热及干涸研究

本文探究了内径3 mm水平光管内氨(R717)的沸腾两相流换热特性以及环状流的干涸特性.实验工况:饱和温度-10～10℃,热流密度10～30 kW/m2,质量流率40～200 kg/(m2·s),干度0.1～1.实验结果表明,质量流率、饱和温度及热流密度的增加都会强化沸腾换热.增加质量流率会强化环状流内的对流沸腾;增大...     

波纹翅片开设涡发生器强化传热数值模拟

在波纹翅片上开设矩形翼和组合翼纵向涡发生器,采用数值模拟的方法分析其强化换热特性,分析辅翼的几何尺寸,包括辅翼攻角、长度和宽度等对换热增强比Nu/Nu_0以及综合强化换热因子(Nu/Nu_0)/(f/f_0)~(1/3)的影响。结果发现:矩形翼和组合翼能显著增强波纹翅片的对流换热;由于开设纵向涡发生器后使流动阻力增加,综合强化换热因子小于换热增强比;组合翼的换热增强比和综合强化换热因子均大于矩形翼;对于组合翼,随着辅翼攻角、辅翼长度或辅翼宽度的增加,换热增强比和综合强化换热因子均增加。     

湿工况下平直翅片对流传热传质数值研究

建立了湿空气流经平直翅片通道并伴有凝结现象发生的三维对流传热传质的数值模型,在空气进口雷诺数Re为190～3770,进口相对湿度φ_(in)为50%～90%的范围内,对干湿两种工况,平直翅片通道内的换热流动进行了对比研究。结果表明:湿工况换热系数为干工况换热系数的2.8～3.1倍,干工况翅片效率比湿工况翅片效率高35.8%～41.9%。当翅片为部分湿工况时,翅片效率随进口相对湿度的增大而增大,换热系数随进口相对湿度的增大而减小;当翅片为全湿工况后,进口相对湿度对翅片效率和换热系数的影响微弱。     

斜翅型冷凝强化换热管传热性能的实验研究

对一种斜翅型外翅片带内螺纹的冷凝强化换热管进行传热性能的实验研究。管外冷凝换热的制冷剂为R134a,管内对流换热的介质为水。分别在定热流密度与定水流速的条件下进行一系列工况的实验,得到相应的实验数据。在定热流密度条件下,利用Wilson图解法得到管内的换热系数数据及相应的计算关联式。在定水流速的条件下,利用分离方法得到管外冷凝换热系数数据及相应的计算关联式。将强化管换热系数数据与光管换热系数的理论计算值进行了比较,结果表明:冷凝强化换热管管内对流换热的强化倍率为2.4,管外凝结换热系数随壁面过冷度的增加而增大,管外凝结换热的强化倍率为:1.78～3.92。     

HL-2M 偏滤器超汽化结构冷却性能研究

利用 ANSYS CFX 分析软件对 HL-2M 偏滤器超汽化结构模块方案进行了热工水力分析。研究结果 表明：在流道高度为 6mm 时,翅片高度为 3mm、厚度为 4mm 的超汽化结构排热能力最佳。当超汽化结构偏滤 器表面热流密度为 10MW·m^-2 时,靶板表面最大温度小于 700℃,热沉最大温度小于 300℃,满足排热能力需求和材料许用范围。     

半球突开缝翅片传热特性模拟及(火积)分析

本文应用三维数值模拟对半球突开缝翅片的传热与流动特性进行研究,并利用（火积）耗散理论对其传热机理进行分析。计算结果表明:与平片相比,半球突开缝翅片的传热性能提高24.06%～67.73%,综合性能(k/f^1/3)提高7.55%～23 88%,换热效果明显好于平片。通过（火积）耗散理论分析显示:半球突开缝翅片的等效热阻小,换热的不可逆程度较低,因而换热性能较好。     

放射状槽道与毛细芯复合表面池沸腾换热研究

本文将“米”字形放射状槽道强化面积大、气泡脱离阻力小与毛细芯成核位点多等优点相结合，设计加工出一系列铜基放射状槽道与烧结毛细芯耦合散热表面，在10 K、20 K和30 K三个不同过冷度下进行了HFE-7100池沸腾换热实验，得到不同表面在不同过冷度条件下的沸腾换热性能。结果表明，槽深对换热影响较大，耦合毛细芯的铜基散热结构可以进一步提高临界热流密度和换热系数。最大临界热流密度和换热系数分别可达130.1 W/cm²和0.94 W/(cm²·K)，并对实验过程中的气泡动力学行为进行了分析。     

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An experimental study of heat transfer was carried out in the hyper-vapotron loop-??(HVL-??) test facility. Phenomena of subcooling were observed using the techniques of planar laser induced fluorescent (PLIF), high speed photography, particle image velocimetry, etc. The flow and condition parameters were as follows: (1) CuCrZr alloy material, (2) triangle and rectangle fin structures, (3) inlet subcooling temperature of 296K, (4) Rhodamine solution flow velocity of 0.3~0.5m•s⁻¹. It was found that the heat transfer coefficient (HTC) of rectangle fin is 1.3??1.5 times higher than the triangle fin under the same tested conditions. Furthermore, the heat transfer efficiency is extraordinary dependent on the maintain time of vortex forming between the fins.     

螺旋内肋管内对流换热的三维数值模拟

针对螺旋内肋管内壁面结构复杂的特点,发展了一种新的网格划分方法,采用结构化的六面体网格,提高计算精度的同时又可节省计算量。应用Fluent软件对螺旋内肋管内的湍流流动和换热进行了三维数值模拟,数值模拟结果与Jensen等人的实验数据吻合良好。在其他参数相同的条件下对矩形、三角形、半圆形三种顶端外形轮廓的肋片性能进行了数值分析比较。     

套片式翅片管换热器传热与空气流动阻力性能试验研究

为了研究改变翅片材料对套片式翅片管换热器性能的影响,分别对采用铝翅片和黄铜翅片的套片式翅片管换热器(结构参数基本相同)进行传热特性与空气流动阻力特性的试验。试验得到了试件在一系列试验工况下的传热数据与管外空气流动阻力数据,通过计算得出了相应的传热准则关系式与管外空气流动阻力准则关系式,绘制了传热系数和管外空气流动阻力的有关图线。结果表明:黄铜翅片套片式换热器与铝翅片套片式换热器相比,换热性能优势明显,其原因主要是铝材比铜材软,与铜管胀接后的接触热阻大,因此换热性能更弱。     

圆翅片叉排热管散热器流动和传热特性数值分析

文中针对三维坐标系下,圆翅片叉排热管散热器的流动和传热特性进行数值模拟研究。分析了三个主要影响因素:翅片间距、翅片厚度和排间距对平均换热系数、流动摩擦系数和热阻的影响。翅片间距分别为6mm、7mm和8mm,翅片厚度分别为0.8mm、1mm和1.2mm,排间距分别为21.7mm、23mm和24.3mm。模拟结果表明:随着迎面风速增加,摩擦系数减小,传热热阻减小;随着翅片厚度的增加,摩擦系数减小、换热能力增强,热阻在大Re时增大明显。随着翅片间距的增大,摩擦系数增大,换热能力提高,热阻增大;随着排间距的增大,摩擦系数在正三角形管排布时的值上下变动,且只有排间距显著增大时,换热能力和热阻才会增大。     

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Based on the computational fluid dynamic code ANSYS CFX, the inhomogeneous Eulerian- Eulerian multiphase model coupled with RPI (Rensselaer Polytechnic Institute) boiling model is adopted to simulate the subcooled boiling two-phase flow of hypervapotron structure, and the effects of different fin structures on the heat transfer performance of hypervapotron structures are compared. The results show that under high heat flux conditions, the heat transfer performance of the triangular fin structure is better than the rectangular fin structure. Triangular 4×3 to the flow geometry has the best heat transfer performance. Rectangular 4×3 geometry is greatly affected by the flow rate due to the obstruction of the fins making the flow rate to be lower and the heat transfer performance will be getting worse. Triangular 4×3 against the flow geometry make the fluid in the cavity to maintain a large degree of turbulence due to the small cavity between the fins and the adverse effects of counter-flow fins on the mainstream, so the fin area has a good heat transfer performance, but due to the impeding effect of the counter-flow fin on the fluid, the fluid velocity in the slot is getting lower and lower, as the result, the heat transfer performance on the sidewall far away from the fin area is getting worse.     

Third heat transfer crisis at subcooling

The effect of liquid subcooling below the saturation temperature on the third heat transfer crisis was studied experimentally at pool boiling. Experimental data on the threshold values of superheating and heat fluxes, above which the evaporation front and third heat transfer crisis for acetone at subcooling from 0.3 to 10 K are formed, were shown. Formation of evaporation fronts is the necessary, but not sufficient condition for the third heat transfer crisis at subcooling. It was found that formation of a stable vapor film after propagation of condensation fronts over the heater surface is possible at heat fluxes considerably lower than the first critical one.     

方柱微结构表面射流-流动沸腾强化换热

采用长×宽×厚为10 mm×10 mm×0.5 mm的硅片来模拟实际芯片散热,通过干腐蚀技术在其表面加工出宽×高分别为50μm×60μm,50μm×120μm的方柱微结构,实验研究了方柱微结构在射流冲击下的流动沸腾换热性能。过冷度为25℃和35℃,横流速度V_c为0.5,1.0,1.5 m/s,喷射速度V_j为0～2 m/s,冷却工质为FC-72。实验结果和同工况下的光滑表面作了对比。结果表明,方柱微结构由于换热面积的增加从而表现出优于光滑表面的强化换热性能,增加过冷度和提高V_c以及V_j都提高了芯片在高热流密度下的换热性能,但随着V_c的增加,射流冲击的强化作用减弱,低流动高喷射的强化效果最为明显。方柱肋片效率随着热流密度的增加而减小,随着V_c(V_j)增加,方柱肋片效率也逐渐下降,但降幅随着V_c的增加而减小。     

浮升力对管内水过冷流动沸腾传热特性的影响研究

基于已知的2087组水的过冷流动沸腾传热实验数据,通过努塞尔数(Nu)和格拉晓夫数(Gr)的关系探讨了不同流动方向和加热方式下浮升力对过冷流动沸腾传热性能的影响。对上壁面单边加热水平矩形管内过冷流动沸腾传热进行了实验研究。实验结果表明,向上的浮升力阻碍了气泡向流体中的扩散,使得传热恶化。在增加流速、增大压力和减小过冷度的条件下,Nu均随Gr增加,使过冷流动沸腾传热得到强化。     

翅片长度对纵向翅片扁管换热器换热性能的影响

纵向翅片扁管换热器是一种新型换热器。气体沿扁管轴向方向流动,与管内介质的流动路径平行,可强化传热,减少气侧阻力,不易积灰结垢,维护方便。利用数值模拟方法,以纵向翅片扁管换热器为研究对象,分析翅片长度对换热性能的影响,对换热器的翅片长度进行优化。研究表明,不同进口风速对应不同的有效纵向翅片长度。随着进口风速的增大,翅片的有效长度越大。