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     

两相闭式热虹吸管加热段内的传热特性

两相闭式热虹吸管加热段内的蒸发沸腾,在一般情况下可分为液池和液膜(即下降液膜)蒸发沸腾两段。为了较精确地描述该两段的换热规律,首先要解决液池高度的确定方法。文献[1]对充液量、热流密度及物性参数对沸腾液池高度的影响进行了研究,并提出了计算公式。本文对两相闭式热虹吸管加热段内的传热进行了实验研究,试图把加热段分     

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。     

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。     

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.     

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。     

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。     

热法磷酸燃烧塔内传热特性的工程计算方法

在对热法磷酸燃烧塔进行余热利用的技术改造过程中,迫切需要了解燃烧塔内的传热特性,并准确地计算出塔内的换热量．本文分析了热法磷酸燃烧塔内的传热特性及其影响因素,提出了热法磷酸燃烧塔内传热特性的工程计算方法,由此可以获得余热回收换热量的计算公式．本文对某燃烧塔进行了实际计算,所获得的磷酸余热回收换热量与实验值的比较,误差在１０％以内,满足工程计算的精度要求。这不仅为热法磷酸的余热利用提供了理论指导,而且在实际的磷燃烧塔余热利用的技术改造过程中也具有很强的工程应用价值．     

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。     

机房自然冷却用CO_2热虹吸管实验与节能分析

数据中心机房自然冷却技术作为一种有效的数据中心节能冷却方法日益受到重视。基于热虹吸管的自然冷却装置具有小温差下优异的传热性能,有着良好的应用前景。本文针对以CO_2为工质的机房自然冷却用热虹吸管进行了实验和节能效果分析研究,并与R22进行了对比。实验结果表明,与以R22为工质相比,CO_2热虹吸管性能受充液率的影响更加明显,最佳充液率为150%,高于R22。对于处于最佳充液率的情况,CO_2和R22热虹吸管的传热量均随室内外温差的增加而增大,且CO_2热虹吸管的传热量高于R22。当充液率或室内外温差较小时,蒸发器上部存在蒸干区,随充液率或温差的增大而逐步消失。节能效果分结果表明采用CO_2工质替代R22可以显著提升数据中心全年的热虹吸自然冷却时间。     

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...     

低品位烟气余热回收换热器热力学分析

低品位烟气余热回收过程存在冷凝现象,烟气的放热过程分为显热、潜热两部分。冷凝时,局部热流率和熵产率明显增大;增加水蒸气质量分数、冷却水质量流量和降低烟气入口温度都会导致烟气提前冷凝;存在最优冷却水质量流量使得热回收过程熵产数最小。另外,提出热回收效率评价烟气热回收程度,该指标受冷凝的影响很大。随着烟气中蒸汽质量分数的增加,冷凝过程的影响明显增强,因此,在低品位烟气的全热回收中必须考虑潜热的影响。     

一种控温热管理器的传热传质分析

本文针对余热回收中控制热源温度的需求,提出了热管理器概念并研制开发了实验样机.本文建立了热管理器内部传热传质二维模型,研究其工作机理.模拟结果表明,不凝气具有有效的凝结换热阻隔作用.工况变化时,蒸汽覆盖段长度显著变化,而这一区域内饱和蒸汽温度变化很小,说明热管理器具有良好的控温性能.计算结果与实验数据吻合很好,验证了理论模型的正确性.     

核心流强化传热对温差发电器性能的影响

半导体温差发电技术在汽车尾气余热的回收与利用方面具有很大的潜能。本文搭建了一套可以模拟汽车尾气排气的试验系统,并利用核心流强化传热技术研究其对采用热电发电模块回收汽车尾气的余热并将其转换成电能时的性能影响。     

余热驱动热耦合多级自由活塞斯特林热电联供系统研究

我国工业余热资源丰富,尤其是中低温余热具有巨大的回收利用潜力。本文提出采用热耦合多级自由活塞斯特林发电机来构建余热回收利用系统,可有效拓宽余热利用温度范围,减小余热热源传热损失。首先基于热声理论,从声阻抗角度计算考察了单级自由活塞斯特林热电联供系统在变温和变充气压力等工况下的性能;然后对一台三级自由活塞斯特林热电联供系统进行解耦计算,分别考察了供水温度、单级加热量、工作压力等因素对系统性能的影响;最后开展了实验研究,在420/350/300℃热端温度及22/22/18 kW加热量下获得自由活塞斯特林热电联产系统净输出电功10.09 kW,供热量45.29 kW,对应总热电效率为16.27%,综合热利用率为89.32%,各级相对卡诺效率分别为30.90%、32.10%、36.08%,展现出重要的应用前景。     

蒸发器内流动沸腾过程的可视化实验及调控

本文基于Simulink仿真和高速显微摄像仪设计搭建了一套闭式泵驱两相流回路系统,该系统具有可视化观测和自动控制小通道蒸发器流动沸腾传热过程。开展了小通道蒸发器内流型演变、传热特性和温度动态变化调控的定量研究,重点关注流型、流量、热负荷之间的耦合关系。研究结果表明,所构建的两相流回路系统借助储液罐控温调节能够实现系统运行参数的快速准确调控。小通道内工质流动沸腾呈现出单相流、泡状流、弹状流、搅拌流、环状流和反环状流等流型。对流传热系数随着热负荷增大经历单相流与两相流共存的急剧上升阶段、全区域两相流稳定区的均匀缓慢上升阶段以及处于临界不稳定换热区附近的下降阶段。并且,所采用的自动热控制算法能够实现流量、过冷度、壁温等运行参数的快速准确调控,赋予了泵驱两相流回路系统良好的热管理性能。     

燃料电池余热驱动吸附制冷复合系统实验研究

回收低温质子交换膜燃料电池运行过程中产生的约70?C低品位废热实现高效制冷是提高冷电联供系统总效率的关键。本文研制并搭建了吸附制冷与固体除湿空调复合系统实验平台,利用燃料电池余热驱动实现高效制冷除湿。实验结果表明,复合系统能有效被70?C低品位余热驱动。提高入口空气的温度或相对湿度能有效提升系统性能,制冷量和COP分别达3.95 k W和0.539。经计算,采用该复合系统回收利用燃料电池产生的70?C低品位余热能大幅提高系统总效率,可达67.3%。     

从T-Q图分析几种余热回收方式的热力学性能

提出将回热器与热泵相结合的方式对温度为60℃工业余热资源进行回收,并将25℃的生水加热至90℃。通过对该系统、单独回热器以及单独热泵的余热回收系统的热力学性能进行理论分析与比较,结果表明采用这种热泵与回热器结合的方式具有更好的热力学性能。按一次能源利用率折,该系统产生单位质量热水的耗能相对于后两者分别减少73.4%和48.9%。同时基于对生水加热过程的T-Q图进行分析,发现回热器和热泵相结合加热冷水的方式其(火积)耗散有很大的降低,这是因为该系统中冷水加热过程采取了梯级加热的方式,使得冷热源之间的温度匹配性更好,降低了传热过程的不可逆损失,有利于提高系统的热力学性能。     

两相顺流热虹吸管内凝结换热的研究

本文对两相顺流热虹吸管内的凝结换热进行了理论计算和实验研究,在理论计算中考虑蒸汽凝结产生的动量交换及摩擦切应力的影响。得到不同因素对换热系数的影响结果。