空气雾化喷嘴喷雾特性实验研究

基于在低温环境下使用空气雾化喷嘴进行喷雾结冰实验的实际需求,在喷嘴投入使用前,标定了日本雾的池内公司生产的BIMJ 7004型空气雾化喷嘴的喷雾特性,包括各工况下的压缩空气流量、水流量,喷雾锥角和液滴群中值体积直径(MVD),并重点探究了环境温度对MVD的影响。实验结果表明,喷嘴喷雾的MVD受喷嘴气路和水路入口压力的影响最大,且基本不受环境温度的影响,即在0²0℃的环境温度下,喷雾距离D=0.8 m时,喷雾中心线处的液滴蒸发对MVD的影响很小。     

组合电极荷电雾化的实验研究

为合理设计微小尺度液体燃料荷电喷雾燃烧器,开展了不同运行参数下喷雾特性的PDA(相位多普勒粒子分析仪)实验研究.实验段采用由喷嘴电极-环形电极-收集网格形成的组合电极结构,以乙醇为燃料,控制不同的喷嘴电压、环形电极电压、流量、收集网格位置等参数,测试了不同条件下的喷雾粒径、轴向速度、轴向脉动速度.在本文实验工况下发现:喷嘴电极电压的增加,粒径和速度减小.环形电极可显著减小喷雾粒径和速度。在环形电极感应荷电的作用下,粒径随着环形电极电压增加而增大。流量越小,粒径、速度越小,喷雾更稳定.增大收集网格到喷嘴出口距离,由于液滴蒸发的作用会使液滴粒径变小,在液滴粒径变小和黏滞力的双重作用下液滴轴向速度减小。     

不同雾化模式下乙醇静电喷雾冷却换热特性

为揭示静电喷雾冷却过程传热强化机制,设计搭建了静电喷雾冷却传热实验台,对比研究了滴状、微滴、锥射流及多股射流模式下的喷雾粒径、喷雾速度等雾化特性,分析了雾化模式及工质流量对冷却换热性能的影响规律。研究结果表明,随着电压逐渐增加,喷雾粒径不断减小、喷雾速度不断增大,且电场力逐渐主导液体破碎及喷雾液滴撞击换热面过程;此外,随着雾化模式由滴状/微滴转变为锥射流/多股射流时,电场力可有效促进单相换热区的喷雾液滴铺展以及抑制过热状态下的液滴反弹,使核态沸腾阶段向更高表面温度方向延伸,喷雾冷却换热能力显著提升。     

基于金属薄膜热源的喷雾冷却可视化实验研究

本文采用铝箔片作为模拟热源,结合红外热成像技术,对喷雾冷却换热特性进行可视化研究。发现相对于普通实心喷嘴,所喷射液滴轨迹具有切向力的旋转轨迹的喷嘴所得到的换热能力更强,但是在热沉表面温度分布上,不能产生带有旋转切向力的液滴的喷嘴效果更好;随着薄膜热源的输入功率的升高,其喷雾冷却的换热系数随之减少。在质量流量及喷嘴压力较高条件下,这种趋势更为明显。     

喷雾冻结中液滴的换热研究

以单个雾化液滴为研究对象,建立了液滴冻结传热过程以及运动过程的数学模型并验证了模型的可靠性,分析了顺逆两种风向下竖直喷射不同直径液滴的完全固化时间、质量损失率、总换热量以及冻结行程的变化规律,对比了倾斜喷射的液滴的运动情况。结果表明:液滴的完全固化时间和总换热量均随直径的增大而增大;液滴的质量损失率为3%左右,且随着直径的增大而降低;通过对流、传质和辐射的换热量占比不随直径变化,分别为92%、7%和1%;直径一定时,风速对液滴的完全固化时间、质量损失率、总换热量影响很小;顺逆风向的不同虽对液滴的完全固化时间影响很小,但对冻结行程的影响非常明显;喷射角小于20°的喷雾冻结,顺流风速小于2 m/s时,对D_d≤200μm的液滴而言,喷雾室横向尺寸不小于0.76 m可保证液滴冻结完成时不发生横向碰壁;逆流风速大于1 m/s时,对200μmD_d≤1 mm的液滴而言,喷雾室横向尺寸不小于1.5 m可保证液滴冻结完成时不发生横向碰壁。     

迎面风速和喷淋密度对蒸发式冷凝机组的影响

迎面风速和喷淋密度会影响蒸发式冷凝器的传热传质效率。本文搭建了R404A制冷系统实验台,测试了不同的迎面风速和喷淋密度下系统的冷凝压力、制冷量和能效比,并对数据进行了分析。结果表明:对于蒸发式冷凝器制冷机组,喷淋密度的控制较迎面风速更为重要;机组存在最佳迎面风速(3.1～3.3 m·s-1),在迎面风速增加到最佳值之前,风速每增加1 m·s~(-1),EER增加0.3～0.37,当迎面风速超过最佳值后,管外水膜将遭到破坏,蒸发式冷凝器的换热性能趋于稳定,因此冷凝压力和制冷量趋于稳定;最佳喷淋密度为0.057 kg·m~(-1)·s~(-1),在喷淋密度增加到最佳值之前,喷淋密度每增加0.01 kg·m~(-1).s~(-1),EER增加0.27～0.31,当喷淋密度超过最佳值后,管外水膜变厚,水膜热阻增加,蒸发式冷凝器的换热性能减弱,因此冷凝压力升高明显,制冷量下降明显。     

蒸发式冷凝器管外流体流动与传热传质强化

蒸发式冷凝器是一种高效散热设备,能源危机和水环保促进了它的应用.提出了扭曲管强化管外水和空气流动及传热传质,测试了圆管、椭圆管、扭曲管等三种水平管蒸发式冷凝器的流动与传热传质性能,结果表明,扭曲管间为有序的可控制水流,分布均匀,脱落速度快,更易形成柱状流,管表面水膜厚度比现有圆管和椭圆管小;传热传质系数随冷却水喷淋密度及风速的增大而增大,但冷却水喷淋密度增大至一定值后,对传热传质系数基本没有影响;扭曲管的传热传质系数高于椭圆管,特别是圆管,总结了扭曲管传热传质系数经验式.     

制冷剂耦合空气瞬态喷雾冷却传热实验研究

本文提出了针对激光治疗太田痣手术的制冷剂耦合空气冷却方法,以环氧树脂作为冷却基质研究了制冷剂与空气喷嘴夹角以及空气压力对冷却效果的影响。发现空气辅助下制冷剂喷雾冷却效果有一定程度的改善;在空气压力较小时,随夹角的增大,冷却效果提高;但当空气与制冷剂喷嘴夹角一定时,温度回升速率随着压力升高逐渐加快,能够达到的最低温度也随之升高,不利于冷却。     

喷雾腔压力及喷嘴孔径对相变喷雾冷却性能的影响

为了满足大功率激光器件高热流密度及低表面温度的冷却需求,以R22为冷却工质,实验研究了在闭式系统中改变喷雾腔压力及喷嘴孔径对相变喷雾冷却中临界热流密度、冷却温度等冷却性能的影响,实验结果表明:在喷雾入口压力为0.8 MPa,喷雾高度为22 mm,入口温度为-3 ℃的实验条件下,当喷雾腔压力在0.2~0.4 MPa范围内变化时,随着喷雾腔压力的升高,临界热流密度值（CHF）先增大后减小,存在最优的临界热流密度,冷却壁面温度随着喷雾腔压力的升高而上升;当改变喷嘴孔径时,CHF存在最优值,过小及过大的孔径均会影响喷雾冷却性能;当喷嘴孔径为 0.4 mm,喷雾腔压力为0.34 MPa时, CHF值最高,为276.1 Wcm-2,其对应的被冷却表面温度为26.8 ℃,表面换热系数为 66 640 Wm-2K-1。     

汽油掺混丁烷的GDI喷雾特性研究

本文用纹影法研究了汽油掺混30%丁烷(体积比,B30)后在GDI孔式喷射下的喷雾特性,并对喷嘴附近的近场喷雾液相进行了高速摄影研究。丁烷的闪急沸腾对燃油的喷雾特性影响较大,B30在0.1 MPa背压下的喷雾与汽油喷雾相比,贯穿距减小、锥角增大、喷雾投影面积增大;0.5 MPa下无明显差别。近场拍摄喷雾开始和结束后的残余液滴图像表明B30的喷雾液滴状态改变明显。10.0 MPa喷射压力下近场区域内的破碎情况对燃料挥发性的敏感性下降。     

小温差喷雾碰壁蒸发的实验研究

本文对小温差下垂直平面的喷雾碰壁蒸发传热特性进行了实验研究,研究了喷嘴在不同的流量和喷距下热流密度、壁温和换热系数之间的关系.实验中,测量范围还扩展到无沸腾区域.实验发现,在常压下,水雾在加热表面开始沸腾的过热度约为10℃,这时的沸腾换热系数将急剧增大,壁温上升的斜率显著下降.本文的研究结果对新型蒸发器的开发有指导作用.     

含盐脱硫废水液滴群在低温烟道蒸发特性数值模拟研究

以含盐脱硫废水在某燃煤电厂330 MW机组空气预热器后烟道的喷雾蒸发过程为研究对象,采用离散相模型研究气液两相流动、传热传质和雾化液滴的蒸发,分析了烟气温度、烟气流速、脱硫废水含盐量、液滴直径对蒸发时间,喷雾含水量、蒸发质量的影响。研究表明:含盐脱硫废水蒸发末期,由于水与结晶盐的相互作用,蒸发速率减小;脱硫废水含盐量越高,蒸发越快,盐分由1.0增加至2.0%,蒸发时间减少0.02 s;液滴直径越大,蒸发结晶的固体越大,相同直径下含盐液滴蒸发时间比不含盐液滴蒸发越短;与不含盐液滴相比,液滴直径为60μm时两者完全蒸发时间基本相当,但液滴粒径180μm时,含盐液滴完全蒸发时间比不含盐液滴缩短0.3 s;温度越高,不同含盐量的液滴完全蒸发时间越接近。     

横流热源塔传热传质系数实验研究

热源塔热泵系统由于其可实现高效制冷制热,无结霜问题,且不受地理条件限制,受到了越来越多的关注。热源塔作为热泵系统冬季取热的核心部件,对系统整体性能有着重要影响。本文构建了以乙二醇溶液为循环工质的横流热源塔实验系统,研究了空气流量、温度、含湿量及溶液流量、温度、浓度对传热传质系数的影响规律,并拟合出了关联式,结果显示传热传质系数主要受空气流量密度及淋液密度的影响,Le数在0.91~1.12之间变化。     

多级内冷型膜式溶液除湿的热质传递强化研究

为强化膜式溶液除湿器的性能,本文基于膜的渗透特性,建立了多级内冷型膜式溶液除湿器的传热传质模型。经模型验证后,采用遗传算法对不同设计工况下的膜式除湿器结构进行了优化,并通过引入传热传质分布不均因子,分析了各运行控制参数与空气状态参数对膜式除湿器的传热传质性能影响。结果表明,除湿器处理的空气流量越大,所需的最优层数越多,最优级数越小。在最优结构下增大溶液流量与降低冷却水温度虽可提高总效能,但也加剧了传热传质驱动力的分布不均。在处理低湿度空气时,该系统总效能可达0.64。该研究揭示了传热传质效能与驱动力分布不均之间的内在关系,有助于膜式溶液除湿器的性能强化。     

环境风影响下的空冷岛运行特性

揭示环境风作用下空冷岛冷却空气流量和热风回流率的变化规律对于空冷岛安全高效运行具有重要意义.以某6×1000 MW直接空冷电站为例,对环境风影响下的空冷岛冷却空气流动传热特性进行了CFD模拟,获得了不同风速、风向下冷却空气的流场和温度场,计算得到了空冷岛的迎面风速以及热风回流率.结果表明:环境风速越高,空冷岛迎面风速越小;回流率则先随环境风速增加而增加,后随风速增加而降低.当空冷岛位于锅炉房等建筑物下游时,迎面风速最小,热风回流率最高.     

带方形喷嘴风道结构对热定型机性能影响

针对带方形喷嘴风道结构设计与优化问题,采用计算流体动力学软件FLUENT对带方形喷嘴的风道内流体流动特性进行了模拟仿真,研究了风道底面夹角、风道倾斜角、喷嘴方形出口尺寸和喷嘴出口挡板高对喷嘴出口气体压力和流量特性的影响.结果表明,底面夹角为8°、9°、10°和11°时,出口气体流量的均匀性均较好;随着风道倾斜角增大,出口气体流量均匀性增加;出口挡板过高或者过低均不能使出口气流方向垂直于织物布面;随喷嘴出口尺寸的增大,出口气体流量均匀性降低.同时,进行了实验研究,并将实验结果与模拟结果进行了比较,发现两者最大误差小于10%,验证了理论分析的可靠性.     

空气源热泵机组结霜问题的实验分析

基于空气源热泵在低温寒冷地区运行中遇到的结霜问题,对不同风速工况下,结霜过程中设备性能的变化进行分析,以换热量、换热系数为指标对不同翅型换热器的换热特性进行研究。实验结果显示:换热器结霜过程中,换热过程主要分为初始增加段、换热平稳段、缓慢衰减段、后期平稳等四段,结晶体在增加空气湍流度强化换热的同时,也增加了换热热阻使换热效果变差,因此换热效果本质而言是两种换热效果的综合体现;空气阻力随风速的增大、结霜量的增加而增大,而蒸发压力随着风速的增加而升高、随结霜量的增大而减小;百叶窗翅片表面结霜量大于平翅片,因此平翅片翅型当量换热系数更大,翅片结霜量、当量换热系数随风速的增加而增大,风速由1 m/s增至4 m/s时,结霜量、当量换热系数增加约三倍。     

毛细矩形微槽群表面喷雾冷却实验研究

本文是在开放式喷雾条件下,以一次蒸馏水为工质,通过改变毛细矩形微槽群表面的位置、喷嘴的出口压力P以及流量G对毛细矩形微槽群表面的换热特性进行实验研究。微槽表面的槽深、槽宽和槽间距分别为0.7 mm、0.55 mm及0.15 mm,微槽的有效加热表面为2 cm×2 cm,喷嘴出口压力P的变化范围为0.3～1.0 MPa。实验研究表明,加热表面的位置对换热效果有一定的影响,在毛细矩形微槽群表面微槽的法线方向与地面平行且轴向方向也与地面平行时的换热效果最好;同时,喷嘴的压力及流量的变化对喷雾冷却也有很大的影响,在单相换热区域,压力流量越大换热效果越好,但在两相换热区域,随着压力流量的增加换热效果则是先增加后减小,本实验在压力为0.51 MPa,流量为26.5 mL/min时所得的换热效果最好。     

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。     

空心塑料球堆积床空气加湿传质系数的测定

对增湿除湿型太阳能海水淡化装置中填充空心塑料小球作为堆积床的传质系数进行了实验测试,并与其他材料堆积床的传质系数进行了比较。介绍了测试装置的结构和工作过程,给出了传质系数随不同运行参数的变化关系。实验结果表明,该空心塑料小球由于具有较大的润湿表面和内部具有储水多孔材料,因而具有较高的蒸发传质系数。在系统冷却水和喷淋温度分别为25℃和80℃时,传质系数比使用方木条时提高了约8%。实验结果还说明,喷淋量及循环风量对传质系数的影响一般是正向的,喷淋量及风速增加,传质系数将增加,但风速达到一定程度后,增加循环风量使传质系数增加幅度变小。