水平强化管外降膜蒸发特性的实验研究

降膜蒸发因其低充灌量和高换热性能在制冷行业逐渐受到关注。本文对三种具有不同强化表面的换热管,以R134a为工质进行了水平单管管外降膜蒸发实验。研究结果表明:强化管外换热系数不仅与热流密度有关,还与喷淋量有关,且在一定热流密度范围内,存在最优喷淋量;对于不同强化表面,降膜蒸发换热为管外多孔结构密度与齿化结构密度的综合表现,多孔结构密度与齿化结构密度越高,降膜换热系数也就越高。     

升膜式板式换热器的换热性能研究

升膜蒸发是在换热器表面形成一层薄液膜,薄膜蒸发能够强化换热。文中研究采用光滑铜板的板式升膜蒸发器,以去离子水作为介质,在不同进水流量、不同加热量(热流密度)下,测定换热器某些点的局部换热系数,计算出总的换热系数,研究影响板式换热器升膜蒸发的因素和变化趋势。     

制冷用水平管降膜蒸发器换热特性数值模拟

水平管降膜蒸发器相比满液式具有换热效率高、制冷剂充注量少等优点。文中采用分布参数法建立水平管降膜蒸发换热模型,应用MATLAB软件,对换热管在理想条件下的换热特性进行了数值模拟。研究了光管及Turbo-BII管在管外无干斑发生换热条件下,管外降膜蒸发换热系数、管内对流换热系数、总换热系数、热流密度、降膜蒸发因子、以及换热管单元换热量沿管长方向分布规律,并根据计算结果分析了管间距对换热的影响。该研究为应用于制冷空调领域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。     

强化管管外升膜蒸发换热特性实验

升膜蒸发是利用微细槽道对液体的毛细抽吸作用,在强化管外表面覆盖一层薄液膜,进而以薄膜蒸发的形式实现强化换热.本文针对强化管在水中的浸入深度,蒸发压力,加热壁面过热度等因素对升膜蒸发换热性能的影响展开实验研究.实验结果表明随着管外液位的降低升膜蒸发换热系数明显提高,此外,蒸发压力和加热壁面过热度因素对升膜蒸发换热性能也有着显著的影响.     

高雷诺数下降液膜流动换热分析

本文分析了降液膜高雷诺数区域换热系数随液膜长度变化趋势,引出临界长度的概念。在较高雷诺数的湍流区,回流区的存在以及表面波的影响能有效地减少局部薄膜厚度并增加对流换热,流速的增加进一步强化换热,增加降膜整体传热系数。在高雷诺数区域,厚度形成的热阻超过回流的增强作用,而使换热削弱。液膜小于临界长度L换热系数随长度增长而增加,大于L换热系数随液膜增长而减小。     

非能动安全壳降膜流动与蒸发过程数值模拟

核电安全日益受到关注,非能动系统具有很高的安全性。本文基于PCCS(Passive Containment Cooling System-PCCS)实际结构,在FLUENT平台,选用VOF多相流湍流模型及蒸发模块对降膜流动与蒸发冷却过程进行数值模拟。数值结果表明:1)伴随水膜向下发展,蒸汽逐渐产生,热量随逆流空气移出安全壳;2)随着液膜蒸发冷却过程的推进,温度逐渐降低,后期冷却主要依靠对流换热,蒸发冷却能力逐渐削弱;3)液膜入口流量对水膜厚度影响较大,水膜随流量增大而增厚。     

水平管外混合制冷剂的降膜滴状流动数值研究

降膜滴状流动因高传热和低成本等优点应用十分广泛,本文采用数值计算方法研究了水平管外混合制冷剂的降膜滴状流动和换热特性。首先采用流型和分离长度验证的方法提出一种可行的模拟计算方法,通过与实验对比验证了此方法和模型的可靠性,然后分别研究了雷诺数与管间距对管外降膜滴状流动形态和换热特性的影响。结果表明管间距为5 mm时,随着雷诺数变大,对流换热系数逐渐变大;当雷诺数为80时,随着管间距的增大,对流换热系数变化幅度较小。本文的研究方法和结果可以为混合制冷剂的降膜滴状流动的流型与传热研究提供参考。     

循环系统中闪蒸换热特性的实验研究

本文针对循环系统中闪蒸的换热特性进行了实验研究,通过可视化系统对闪蒸形态进行了记录和分析,并得出了换热系数与各影响参数之间关系的实验关联式.实验结果表明:当循环水流量为0.028kg/s时,随着过热度的增大,换热系数变化较小,而循环水流量为0.056 kg/s和0.083 kg/s时,换热系数随过热度的增大而减小;同时发现换热系数随水膜厚度的增大而减小.可视化分析表明,闪蒸形态随闪蒸室内饱和压力的减小而变剧烈,闪蒸换热系数随之减小.     

矩形微槽横截面换热特性的分析

对矩形毛细微槽中液膜在横截面方向上的换热特性进行了研究。计算结果表明,当弯月面与槽底接触时,不仅在微槽的侧壁面上存在两个蒸发薄液膜区,在槽底还形成了两个蒸发薄液膜区;随着槽底热负荷的增大,薄液膜区域热流密度的峰值随之升高;固液接触角增大,薄液膜区域的热流密度峰值增大;薄液膜区域的高强度蒸发换热是矩形毛细微槽高强度换热的主要原因,占总换热量的80%以上;固液界面接触角对薄液膜换热的影响很大。     

水平管外降膜蒸发的熵产分析

从热力学第一、第二定律的角度出发,结合水平管外降膜蒸发的特点,推导出了降膜蒸发过程单位熵产数Ns的公式,并在所建立的管外液膜厚度模型的基础上进行了求解。结果表明:沸腾蒸发时的单位熵产数Ns要小于表面蒸发时的值;采用强化表面可以有效地降低单位熵产数Ns;单位熵产数Ns随液膜雷诺数Re的变化比较小。通过分析,降膜蒸发的单位熵产分析法对于最大限度地减少不可逆损失、提高能量利用率等方面具有指导意义。     

多孔细径微肋管内CO2流动蒸发换热特性的研究

对亚临界二氧化碳在带有微肋的微细通道内的蒸发换热特性进行了实验研究.实验段为长0.6 m,内径1.7 mm的八孔带0.16 mm高微肋的铝制扁管.实验中参数的变化为:蒸发温度1～15 ℃,质量流速100～300 kg/m2s,热流密度1.67～8.33 kW/m2,干度0.1～0.9.实验结果表明,二氧化碳在带有微肋的微细通道中的蒸发换热系数高于其在光滑微细通道内的换热.二氧化碳的流动蒸发换热系数主要受热流密度和蒸发温度的影响,基本上是换热系数随热流密度及蒸发温度的增加而增加,但同时临界干度前移及滞后,而质量流速对换热系数的影响较弱;压力损失随质量流速和热流密度的增加以及蒸发温度的降低而增加.     

多孔涂层横向抽吸效应强化膜状凝结换热的研究

研究多孔涂层界面抽吸效应对强化膜状凝结换热的影响。考察了多孔涂层的特性参数对凝液膜厚度和换热系数的影响。与Nusselt理论预示值对照表明,多孔涂层界面抽吸效应是强化膜状凝结换热的重要因素。     

一种新型重力热管传热性能研究

提出了带内循环管的新型重力热管,通过内循环的引入提高了液体的有效提升高度,增大了换热面积;而且在蒸发段实现了降膜蒸发,大大提高了热管的传热传质性能,最终提高了其热传导性能.内循环管的引入也消除了常规重力热管的携带限和沸腾限的约束,提高了热管的工作温度范围.对相同规格的常规重力热管和新型重力热管分别建立数学模型,分析其传热传质性能.结果表明,与常规重力热管比,新型重力热管蒸发段的导热系数和相当导热系数分别提高了11.5～13倍和386～563倍.     

非共沸混合物微翅管内强制对流蒸发换热计算

分析了非共沸混合物在水平微翅管内强制对流蒸发换热的传热传质的特点,考察了影响非共沸混合工质强制对流蒸发换热的主要影响因素,建立了考虑相界面传质阻力和微翅管二次流效应的换热系数的计算模型,利用本文模型的计算结果与实验数据进行了比较,吻合较好。在高质量流量和高干度(x>0.3)下,理论预测值与实验值的平均偏差不大于10％。     

流体在烧结多孔槽道中对流换热的实验研究

本文对空气和水流过烧结青铜颗粒水平多孔槽道表面上的对流换热进行了实验研究。结果表明:与空槽道表面换热相比,实验段充满烧结多孔介质后,水流过实验段的平均对流换热系数可提高7～9倍,空气可提高3～30倍;烧结多孔结构的强化换热能力大于非烧结的堆积床;直径的增大能提高水在多孔结构内的换热能力,但对空气而言在实验流量范围内无明显作用。     

多孔结构毛细芯蒸发器传热特性的实验研究

本文针对不同压力条件下不同换热表面结构的毛细结构蒸发器气(?)液相变传热特性进行了实验研究。选取微槽道结构和烧结丝网结构的换热表面分别在蒸发压力为0.86×10~5 Pa、0.91×10~5 Pa、0 96×10~5 Pa、1.0×10~5 Pa、1.5×10~5 Pa、2.0×10~5 Pa条件下进行了传热特性研究并对其实验结果进行对比,结果表明,压力对换热系数有重要的影响,当压力范围为0.86×10~5～1.0×10~5 Pa时,在过热度相同的条件下,随着压力的增加,换热系数呈上升趋势;在较大压力的条件下,换热系数随着过热度的增加呈先升后降的趋势。     

热风干燥过程固壁水膜蒸发特性分析

本文对热风干燥过程固体壁面上水膜蒸发过程进行了研究,视干燥过程为传热传质耦合传递过程。结合分离变量法得到了特定边界条件下水膜内部的温度分布解析解,并以此研究了水膜厚度、水膜表面对流换热系数等因素对水膜蒸发特性的影响。结果表明水膜越厚,水膜内温度分布非线性越显著,水膜表面达到湿球温度所需时间越长。随着蒸发过程的进行,水膜内导热热流逐渐减小,水膜表面蒸发潜热逐渐增加,最终完全等于对流换热热流。     

蒸汽加热竖直矩形窄通道流动沸腾换热的研究

为研究板式换热器内(蒸发-冷凝器)两相换热机理及流型特征,建立单侧蒸汽加热竖直矩形窄通道可视化实验系统,并进行实验研究。结果表明:在窄通道换热中,以核态沸腾换热机理更为活跃,流动沸腾受到抑制,表面换热系数最大值出现在核态沸腾区域;随着入口温度越高,表面换热系数最大点往左迁移,随着质量流量的增大,过冷段增加,沸腾起始点升高,表面换热系数最大点往右移;矩形窄通道主要出现泡状流、合并汽泡流、搅拌流和环状流四种流型;将实验数据与现有流型图进行对比,发现流型转变与质量流量、通道尺寸及加热方式有关。该研究为更好的设计板式换热器提供了理论依据。     

人字形波纹板相变流动及换热特性研究

针对人字形波纹板流道内蒸发换热过程进行了三维建模和数值模拟,研究了不同波纹倾角下人字形波纹板蒸发换热时流动及换热特性,并与单相流换热特性进行了对比。结果表明,蒸发相变对人字形波纹板内流体的流动形态影响不大,波纹倾角对人字形波纹板表面气相体积分数分布影响较大;相同波纹参数下,蒸发换热换热系数比单相流换热换热系数提高20%~100%;随着波纹倾角的增大,蒸发换热增强,波纹倾角为75°时换热性能最优。     

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。