水平管内二氟乙烷两相流动摩擦压降实验研究

对制冷剂二氟乙烷(HFC-152a)在内径为8mm的水平管内进行了两相流动沸腾摩擦压降的实验测量.实验测量的压力范围为0.19—0.41MPa,热流密度范围为14—62kW/m2,流量范围为128—200kg/m2s.实验测量表明:HFC-152a的两相摩擦压降随质量流量、质量含气率的增大而增大;热流密度则对摩擦压降的直接影响很小,但通过影响两相流流型间接影响了摩擦压降;当流型由分层流动转变为半环状流或环状流时,总压降中加速压降所占比例有所减小,而摩擦压降所占比例则有所增大;摩擦压降随饱和压力的增大而减小.使用两个应用广泛的压降计算式进行了计算.实验测试结果与计算结果对比后发现,Friedel模型与实验结果偏差较大,而Müller-Steinhagen-Heck模型则与实验结果符合较好.     

矩形微通道内两相流流阻压降特性的可视化研究

以去离子水和质量分数为0.3%的水基纳米流体为工质,在当量直径为1.241mm的矩形微通道内进行了两相流流动沸腾的实验研究,并借助高速摄像仪对矩形微通道内流型随着质量流量及热流密度的变化进行了观察分析。实验结果表明:单位长度上的两相摩擦压降会随着质量流速的提升而提高;单位长度上的两相摩擦压降会随着热流密度的增大而升高;减小质量流速和提高其热流密度均会加快气泡的产生并提高气泡的脱离直径,当热流密度增大到一定程度时,通道内几乎为环状流与液态单相流交替出现,且环状流占周期中的较长时间。     

R32在微细光管内流动沸腾的数值研究

利用Mixture多相流模型对R32在2 mm水平微细光管内流动沸腾进行了三维稳态数值模拟。模拟的工况范围为:质量流速200~400 kg/(m~2s),热流密度10~40 kW/m~2,饱和温度15~20℃。结果表明:质量流速的增加消弱了重力对两相分布的影响;热流密度的增加强化了壁面附近的核态沸腾。数值模拟的换热系数和压降与实验结果的平均偏差分别为11.3%和-1.1%。     

R32/油混合物管内两相流动摩擦压降模型预测研究

R32具有很好的热物性,且GWP值相对较低,在制冷剂的替代进程中有潜力得到推广应用。在蒸汽压缩制冷系统中,润滑油难免随制冷剂混入换热部件,恶化制冷剂侧的流动特性。基于文献R32/油混合物两相流动摩擦压降实验数据,对比文献中四种模型的预测值和实验值。结果表明:在低质流密度工况下,文献模型对实验的结果预测精度较高,在高质流密度工况下,预测结果偏离了实验结果,且预测值均大于实验值,模型需进一步研究和优化。     

微细通道纳米与非纳米流体传热和压降对比研究

分别以0.2%、0.5%、1%质量分数的Al2O3-H2O纳米流体和去离子水为实验工质,在高2mm,宽1mm的矩形微细通道内进行纳米流体与非纳米流体两相沸腾传热和压降对比研究。实验结果表明:增加质量通量对两种工质换热系数影响都较小,但增加热流密度可提高换热系数;在相同工况下,与水基液相比,采用Al2O3-H2O纳米流体换热系数明显增大,且随着纳米流体质量分数的增加而增加,对于该实验换热系数可提高8%～17%;随着纳米颗粒质量分数和质量通量的增加,两相摩擦压降显著增大。     

竖直矩形窄缝内流动沸腾压降实验与模型研究

本文实验研究了水在间隙为2.1、2.2、3.6 mm的垂直矩形窄通道内流动沸腾压降,包括入口过冷的情况,得到了在不同操作条件下压降随热流密度的变化曲线,同时分析了曲线变化的原因.实验结果发现:在实验参数范围内,流动沸腾的压降随着质量流速、热流密度和入口干度增加而增大;随着窄缝间隙的增大而减小.窄通道内的压降计算与大通道有显著不同,本文针对窄通道的特点,修正了传统的压降计算模型,模型预测值与实验结果比较,误差在±15.4%之内.     

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。     

矩形微槽道纳米流体沸腾传热压降特性研究

为研究纳米流体微尺度沸腾传热流阻及压降特性,文中以体积浓度为0.2%的水基Al2O3纳米流体为试验工质,在尺寸为0.6mm×2mm矩形微槽道中进行沸腾传热实验,建立实验模型,分析纳米流体沸腾传热两相摩擦乘子的影响因素及进出口压降组成,并将本实验的两相摩擦压降值与现有理论模型及参数修正后理论模型预测值进行比较。结果显示,在本实验给定的条件下,实验段两相流压降中88.6%为两相摩擦压降。与L-M模型相比,M-H修正模型和Z-M修正模型都能较好地预测实验结果。其中经M-H修正模型能更好地预测本实验的实验值,使得平均误差减小为21.2%,大大降低了原L-M模型的误差。     

微尺度平行多通道内制冷剂流动沸腾压降特性

在热流密度3.54 W·cm~(-2)到40.7 W·cm~(-2),雷诺数由278到6502,出口干度0到1的工况范围内对R134a在微尺度单通道和多通道内流动沸腾压降特性进行了可视化实验研究。在相同工况时,单通道压降小于多通道压降;随热流密度和出口干度的增加,多通道压降增长范围小于单通道压降增长范围,通过可视观察,多通道内流动沸腾不稳定流动现象较单通道更为明显,并且多通道平均压降和实时压降波动范围更大。结合可视实验观察,多通道内压降高于单通道压降的主要原因为不稳定流动现象造成,并对产生不稳定流动的因素和造成压降升高的原因进行了分析。     

HFE-7100平行微通道流动沸腾实验

微通道流动沸腾冷却技术兼具相变潜热和微尺度效应的诸多优点,是解决微电子器件热致失效问题的重要方法之一. HFE-7100是一种安全环保的电子氟化液,特别适用于微电子器件的冷却.本文在水力直径为0.5 mm的矩形平行微通道内,对HFE-7100的流动沸腾传热和两相流动特性进行了实验研究,测量范围为常压下质量流率88.9—277.8 kg·m^–2·s^–1、入口过冷度20.5—35.5℃和有效热流密度12—279 kW·m^–2.本文分析了质量流率、入口过冷度、有效热流密度和干度对传热系数和压降的影响,发现在较低的入口过冷度下HFE-7100出现了沸腾迟滞现象,且增大入口过冷度和质量流率会延缓沸腾起始点的发生,且会提高传热系数和临界热流密度.两相压降受有效热流密度影响较大,且在定干度下不同质量流率的两相压降在塞状流和环状流阶段有明显差异.同时,通过观测两相流型,对流动沸腾传热现象进行了分析.本文还将两相压降实验数据与文献关联式预测值进行了对比,与Lockhart提出的关联式预测值偏差为19.6%.本文研究结果可为微电子器件散热设...     

Experimental Study on Flow Boiling Pressure Drop and Flow Instabilities of Reentrant Micro-channels

Flow boiling pressure drop and flow instabilities of Ω-shaped reentrant copper micro-channels were experimentally explored. Tests were conducted in deionized water and ethanol at inlet subcoolings of 10°C and 40°C, mass fluxes of 125–300 kg/m²·s, and a wide range of heat fluxes and exit vapor qualities. The operational parameters effects, i.e., heat flux, mass flux, inlet subcooling, and coolants, on pressure drop and flow instabilities were systematically explored. The two-phase pressure drop of reentrant micro-channels were found to generally increase monotonically with increasing heat fluxes and exit vapor qualities. Nevertheless, the roles of mass flux and inlet subcooling were dependent on the test coolant.     

零净液流量两相流持液率与阻力特性研究

分别以牛顿流体和非牛顿流体为液相，研究了垂直管中零净液流量气液两相流的流动特性。提出了零净液流量气液两相流动模型，应用这一模型计算了零净液流量气液两相流的持液率和压力降，模型计算结果与试验结果相符。研究结果表明，零净液流量气液两相流与常规气液两相流相比具有特殊性，表现为其持液率仅由质量平衡方程控制，其摩擦阻力压力降为负值。     

油气两相流体纵掠水平螺旋扁管管束摩擦压降的实验研究

以汽油-压缩空气为介质,对气液两相流体纵掠螺距为200mm的螺旋扁管管束的摩擦压降进行了实验研究。讨论并分析了质量含气率、混合物质量流速对摩擦压降的影响。提出了两种预测两相摩擦压降的方法:全液相摩擦乘子、L-M关系式。     

润滑油对风冷冷凝器管内换热和阻力影响的分析

文中抛弃传统的换热器两相区简单均相流模型 ,采用三相双流体模型 ,在合理假设的基础上 ,针对风冷冷凝器可能出现的流型 ,分别建立相应的控制方程。在保证质量、动量和能量守恒基础上 ,考虑相应气液界面关系 ,联立求解。并以 R1 2为矿物油、R1 34a与 P.A.G.油为例 ,分析不同含油率情况下对换热和流动的影响     

Thermal hydraulic characterization of stainless steel wicks for heat pipe applications

Heat pipe design and manufacturing require the knowledge of the thermal hydraulic performance of the wicks. The aim of the present work is the thermal hydraulic characterization of stainless steel wicks (sintered porous media and gauzes) to be employed in our experimental water heat pipe. Commercial sintered porous media (able to capture 90 % of 90 μm particles and 99.9 % of 130 μm particles) and gauzes (nominal wire size 0.11 mm, square mesh opening 0.209 mm) have been used. Thermal hydraulic characterization of the wicks is obtained through the experimental measurement of: capillary height (through which the equivalent porous radius can be evaluated), liquid hydraulic head (through which the liquid pressure drop in the wick is evaluated) wick permeability is also evaluated from the hydraulic head (through Darcy's law), heat flux, wick mass flow rate during the evaporation (through which, from the knowledge of other measured wick parameters, the wick two-phase pressure drop is calculated) and wick porosity (through which the thermal conductivity of the wick saturated with liquid can be determined). Concerning the heat flux, it is found to be dependent on the distance between the liquid level and the evaporating zone, the evaporating zone length, the wall superheat and the water subcooling, the contact between the heater and the wick and the superficial boundary conditions of the wick.     

顶置渗透廊土壤强制通风下气液两相流动实验

本文搭建了带顶置渗透廊及强制通风条件下土壤内气液两相流动的可视化实验系统,对气、液在土壤中的流动特性进行了实验研究,测量了不同条件下土壤内的液体流量、液体饱和度等参数。实验结果显示:土壤的结构在多次通水通气后而逐渐趋于稳定,液体流量在通气后会有所降低,而液体饱和度分布则由于受气体流动阻力的影响而变化趋势较为缓慢。     

相对湿度对空调中翅片管蒸发器性能的影响

基于换热器几何结构参数以及流路布置等相同的3HP商用空调,在空调工况下,研究了相对湿度对R22替代制冷剂R407C、R410A、R32以及R290在蒸发器内的流动和传热性能的影响规律。研究表明:在一定的条件下,增加环境相对湿度,这五种制冷剂对应蒸发器换热量、压降和质量流量均增加,其中R407C蒸发器换热量最大,R290和R32蒸发器压降和制冷剂质量流量均小于R22蒸发器。在低湿度环境下(约20—30%相对湿度),显热换热占主导因素。随着相对湿度的增加,显然换热减少,潜热换热增强且起主导因素。在满足换热量的要求下,R290在协调压降与质量流量具有一定的优势且满足现行工质替代理念,可以作为现有商用空调的环保型替代工质。     

并联管两相流不稳定性的研究

在高压汽水回路上对垂直并联管中汽液两相流不稳定性进行了试验研究．确定了压力、质量流速、入口过冷度、热负荷及热负荷不对称分布、进口及出口节流、可压缩容积等对不稳定性的影响．得出了压力降型和密度波型不稳定性的界限，给出了并联管中计算不稳定性起始条件的无因次方程，为大型直流锅炉和蒸汽发生器的设计提供依据．     

Saturated flow boiling characteristics in single rectangular minichannels: effect of aspect ratio

In this study, saturated flow boiling characteristics of deionized water in single rectangular minichannels are investigated experimentally. A special attention is paid to the effect of aspect ratio (channel width to depth, W_ch/H_ch) on the heat transfer and total pressure drop. Experiments are conducted for various values of the mass flux and the wall heat flux. Flow visualization is used as a complementary technique for a deeper physical understanding of flow phenomena. The results show that the channel aspect ratio has a significant effect on both the local two-phase heat transfer coefficient and the total pressure drop. In general manner, the aspect ratio of 1 presents the highest heat transfer coefficients, while the aspect ratio of 0.25 demonstrates the lowest ones. On the other hand, the lowest values of the pressure drop are obtained at the extreme values of the aspect ratio (0.25 and 4).