高热负荷下粉末多孔表面沸腾传热的分析与实验

本文在前文工作的基础上,对高热负荷下粉末多孔表面上的沸腾传热提出了微型热虹吸管蒸发段模型,进行了气液两相流动与传热分析,并根据实验数据建立了半经验传热关联式。     

基于格子玻尔兹曼的两相闭式环路热虹吸研究

两相闭式环路热虹吸(CLTPT)形成定向循环的动力来源是重力在蒸发器和冷凝器之间形成的压力差。本文通过修改Gong-Cheng相变LBM模型中重力项计算方式,成功模拟了CLTPT在沸腾和凝结相变共同作用下产生的自驱动现象,揭示了不同充液率下的多种两相流型的存在。发现对于本文设计的热虹吸管结构,在初始状态液相覆盖全部蒸发段的前提下,充液率越小,CLTPT的周期性越复杂,越难达到稳定运行状态,系统自循环时均质量流量更小,同时蒸发段时均温度更低。     

两相闭式热虹吸管的强化传热试验

一、前言 两相闭式热虹吸管作为传热元件的余热回收装置已经在工业生产中使用。随着余热回收量的增大和对于低品位的余热利用,以及低温差新能源的开发利用,坑口电站采用大功率风冷凝结器等情况下,需要采用高传输功率的长热虹吸管。这时,采用强化传热措施降低两相闭式热虹吸管蒸发段和凝结段的传热热阻有着十分重要的意义。     

两相闭式热虹吸管沸腾换热的研究

本文通过实验和理论分析研究了两相闭式热虹吸管加热段的换热规律及两相流对加热段换热的影响.结果表明,对流换热区换热的强化是加热段有较高的换热系数的主要原因;加热段长度对加热段的平均换热系数有明显的影响,较短的加热段有较高的换热系数.     

局部超亲水调控自然循环流动沸腾传热研究

气液分层流动沸腾现象是水平加热管道内在低热流和流量条件下常见的现象,提高和改善气液分层流动沸腾换热对于改善换热设备性能具有重要意义。本文通过建立蒸发段水平加热自然循环流动沸腾实验台,通过对加热功率为1000 W,长度为0.8 m,,内径为15.0 mm的蒸发段内典型的气液分层区域(C-D区)沸腾表面进行局部超亲水修饰,研究局部超亲水修饰对自然循环系统内气液分层流动沸腾性能的影响。实验结果表明:局部超亲水表面处理方法可以有效改善传热特性,蒸发段各截面温度均有不同程度的下降,并且各截面温度变化趋势趋于平缓;局部超亲水表面可以提高蒸发段平均传热系数159%,并且有效降低蒸发段热阻。     

N─甲基吡咯烷酮两相闭式热虹吸管传热特性的实验研究

本文报道了用Ｎ—甲基吡咯烷酮（Ｃ５Ｈ９ＮＯ３）为工质以光滑管与三维内翅片管为管壳制成的两相闭式逆流热虹吸管的传热特性。实验结果表明在工作温度为２２０～３５０℃，热负荷为８．２～１７．３ｋＷ／ｍ２范围内光滑热虹吸管蒸发段与凝结段换热系数的积分平均值分别约为１７００Ｗ／ｍ２·℃和１６００Ｗ／ｍ２·℃。由于三维翅片的强化传热作用，使三维内翅片热虹吸管蒸发段与凝结段换热系数分别比光滑管增大了２０％～４０％和７０％～１６０％。实验表明Ｎ—甲基吡咯烷酮综合传热性能优于萘，可望作为中温热管工质使用。     

两相闭式热虹吸管内凝结换热的研究

本文对竖直两相闭式热虹吸管内的凝结换热进行了理论分析和实验研究。理论分析中考虑了两类不同的界面切应力的影响和饱和压力的影响。在不同充液量和不同压力下进行了实验,实验结果在一定的温差范围内与理论分析值符合较好。     

微槽群内汽泡动力学行为对接触线的影响

针对沸腾情形下毛细微槽群热沉内汽泡对汽液固三相接触线的影响,进行了可视化实验研究。研究结果表明：汽泡动力学行为会直接导致微槽群内三相接触线的形状变化,从而引起蒸发薄液膜的厚度、面积以及汽液界面曲率等对薄液膜的蒸发换热特性有重要影响的物理量的变化。实验证实了在开放式微细尺度槽群结构热沉中,固有弯月面区域里的沸腾与扩展弯月...     

多孔层在高于一个大气压下的沸腾两相流与传热

在前文［１］工作的基础上，利用微型多孔壁热虹吸管蒸发段模型，对粒状多孔层在高于一个大气压下的沸腾两相流与传热进行了分析；根据实验数据，建立了传热关联式。     

两相闭式热虹吸管内的流动和传热

一、前言 两相闭式热虹吸管是一种高效能的传热元件。它在制冷、化工、新能源开发和以余热回收为主的节能技术中得到日益广泛的应用。但迄今为止,人们对这种传热装置的认识还远不够完善。特别是加热段内部工作过程涉及到非常复杂的流动和传热问题。本文采用多种装置,对加热段的流动特性进行了一系列观察实验。以蒸馏水和     

聚光型光伏电池冷却热管蒸发端的数值模拟

针对碟式聚光型太阳能光伏电池效率受温度制约的问题,采用两相闭式热虹吸管(重力热管)散热的方式,工质采用水.热管的蒸发端与聚光太阳能电池接触,其温度场对电池性能和热管效率影响显著.通过FLuENT建立了蒸发端底部的数学模型,计算过程中考虑热流密度、蒸汽饱和温度以及充液量对蒸发端性能的影响.计算结果表明,在聚光倍数为140...     

临界热流密度物理机理的实验研究

本文通过实验研究了池沸腾和液膜沸腾条件下的临界热流密度。实验结果表明,初始液膜厚度对于临界热流密度没有影响,并且液膜沸腾的临界热流密度值和相同条件下的池沸腾的临界热流密度值相当。这一实验结果验证了‘尺度分离'假设。通过高速摄像机对液膜沸腾进行直接观测,发现在高热流密度时,绝大多数的气泡底下有微液膜存在,只有少量气泡底下出现干斑,但是由于高频的气泡生长过程,干斑很快被润湿而消失。接近临界热流密度时,干斑的面积占据整个加热表面的比例不超过10%。当热流密度达到临界值时,干斑由于不能被润湿而渐渐扩大,最后导致加热壁面烧毁。     

常压下液氮窄缝池沸腾实验研究

采用玻璃钢 (FRP)制成的矩形窄缝 ,对三种不同的间隙尺寸 ,分加热面与水平面呈 0°,4 5°,90°,135°,180°五种角度 ,以液氮为工质进行了 15组池沸腾实验。得出结论 :液氮在窄缝中的沸腾传热有明显的强化换热效果 ;加热面所处角度不同 ,在相同热负荷下壁面过热度亦不同 ,滑移汽泡和微液膜蒸发机理在通道中发挥的作用也相应不同。该研究对于有限空间传热强化的机理和实际应用都有一定的参考价值和指导意义。     

颗粒多孔层在真空状态下的沸腾两相流与传热

在前文［１］实验研究的基础上，利用带液池的多孔壁微热虹吸蒸发段模型，对颗粒多孔薄层在真空状态下的沸腾两相流与传热进行了分析，综合实验数据，建立了传热关联式。     

液气相变界面间断关系浅议

对池沸腾传热现象局部传递过程的细致分析(例如微重力池沸腾传热研究文献中关于热毛细效应作用及其成因的各种相互冲突的观点),涉及汽液相变界面两侧的间断关系.相变(蒸发或凝结)过程的非平衡性导致相界面两侧物理量对经典平衡态热力学中的相界面关系的偏离,分子动理论比拟模型、统计率模型和非平衡热力学模型均给出了相关描述,本文对此进行了详细评述,指出了各模型的优缺点,并对进一步的研究方向进行了讨论.     

两相闭式热虹吸管内不同表面蒸发器的沸腾换热实验研究

本文设计搭建了带有蒸发器的两相闭式热虹吸管的气液两相流动与传热特性的可视化实验平台,制备了多种尺寸的光滑表面蒸发器,并采用电镀的方法制备了微纳米尺度的多孔表面蒸发器,研究了光滑表面蒸发器和微纳米尺度多孔表面蒸发器内工质R134a的气液两相运行状态和相变传热过程。研究结果表明:光滑表面蒸发器的流道尺寸会影响其在不同热流密度条件下的传热系数;多孔表面蒸发器的传热效果要远高于光滑表面的蒸发器,最高达到光滑表面蒸发器传热系数的4倍;不同尺寸的光滑表面蒸发器和多孔表面蒸发器热流密度从零到临界热流密度所经过的沸腾状态也存在较大差异。     

闭式两相热虹吸管的传热极限及其相互关系

两相热虹吸管的极限有干涸限、携带限、沸腾限等。文献[1]提出了振荡与携带限之间的联系。文献[2]对带芯玻璃管的观察中,见到了局部干涸点及再润湿情况。文献[3]对热虹吸中产生的液膜破断作了详细的描述。本文对在金属管条件下是否出现液膜破断,以及液膜破断引起局部过热与振荡现象及其它极限的联系进行了研究。     

环路热虹吸管间歇沸腾可视化实验研究

针对两相环路热虹吸管中出现的间歇沸腾不稳定现象,分别以R134a、水和无水乙醇作为工质,通过流场可视化实验观测,探究了间歇沸腾出现的条件及其对环路传热特性的影响。实验结果表明,在中等充液率和中等加热热流密度条件下更容易发生间歇沸腾现象;流型的周期性变化引起环路内部压力和温度波动,同时会增加环路的均温性;流型变化和波动特性因工质不同而有所差别,水作为工质时,波动周期更长,流型变化及压力波动更复杂。     

毛细微槽结构表面的喷雾冷却可视化研究

本文利用高速摄影仪对具有矩形毛细微槽群结构的加热表面进行喷雾冷却的传热特性进行了可视化实验研究.研究结果表明;喷雾冷却与毛细微槽结构相结合可实现高效率的相变换热过程;随着壁面温度的增加,槽表面经历了槽面完全被水浸没区、薄液膜区、部分干涸区和完全干涸区四个不同阶段;低温区主要是界面蒸发传热方式,高温区主要是沸腾换热方式.     

平板热管内气液两相流动与传热的可视化实验研究

本文基于高速摄像仪设计搭建了平板热管气液两相流动与传热的可视化平台,开展平板热管受限空间内气液两相工质运行状态和相变传热行为的可视化观测。研究结果表明,平板热管存在突然启动和渐进式启动两种启动方式,在高充液率情况发生突然启动,而在低充液率情况下发生渐进式启动。在准稳定运行阶段,蒸发面先处于能量积累状态,随后热量伴随着核态沸腾快速释放到冷凝面,热管蒸发段和冷凝段壁面温度表现出周期性的温度脉动变化。在热量积累过程中平板热管蒸发段与冷凝端之间的传热性能弱,在核态过程中蒸发段与冷凝端之间的传热性能强。