单环路平板脉动热管定向循环的数值研究

根据脉动热管薄液膜蒸发和凝结相变换热的特点,对基于体积分数法的VOF相变进行了改进,建立了单环路板式脉动热管的三维流固耦合仿真模型,对高充液率下的定向循环工作特性和传热性能进行了数值研究。结果表明:仿真得到的泡状流,柱塞流以及环状流的分布以及转换规律和可视化实验结果较好吻合;在一定的充液率下,随着热负荷的增加,热阻先减小,然后上升,充液率越低,热阻越小,和实验结果的热阻误差在10%以内。分析发现,除了相变换热系数,脉动热管的热阻还和系统压力密切有关,高充液率、高功率下,内部压力(相变温度)上升过快,是其热阻升高的主要原因之一。     

固-液相变糊状区的格子Boltzmann研究

为深入探讨固-液相变材料在相界面内(糊状区)的流动和传热对固-液相变过程的影响,本文基于"焓-多孔介质"模型,提出研究糊状区的"多相流-多孔介质"两区域复合模型,将糊状区的高含液率视为多相流区域,而低含液率区域视为多孔介质,采用格子Boltzmann方法对固-液相变糊状区的流动和传热过程进行研究.重点讨论了相变温度半径,不同高、低含液率区的分界点γ_(tr)对糊状区的发展、迁移以及对相变过程的影响.研究结果表明糊状区厚度随相变半径的增大而增加,进而影响相变过程中流动和换热;对比复合模型的不同高、低含液率分界点γ_(tr)时和单纯多孔介质模型时的糊状区的边界、流动和换热情况,表明将糊状区高液相率区采用多相流模型进行分析,可以正确反映出高含液率区域内固相微粒随液相流动的特性及其对相变过程的影响。     

采用微通道换热器的分离式热管空调性能的试验研究

设计了基于微通道换热器的分离式热管空调系统,针对充液率、室内外温差以及冷凝器布置方式对空调性能的影响进行了试验研究。结果表明:高充液率和低充液率均会使分离式热管空调换热性能降低,系统最佳充液率为110%左右;室内外温差对分离式热管空调性能的影响显著,传热量随着温差的增大而增大,分离式热管空调传热量在20℃温差时比8℃温差时增加了348%;微通道冷凝器垂直布置时比平行布置时空调系统的充注量小,制冷量大。     

平板蒸汽腔与微热管阵列组合式传热装置

本文对一种平板式蒸汽腔(均温板)与微热管阵列组合式换热装置进行了传热特性的研究,并将其用于大功率LED的散热.这种组合式换热装置既具有均温板的超高临界热流密度与全向传热的特性,同时具备微热管阵列远距离热输运的优良特性,是解决诸多高热流及其它极端条件下的散热,尤其是被动散热问题的有效方式.     

平板微热管式相变蓄热装置蓄放热特性研究

本文提出一种基于平板微热管阵列的低温相变蓄热装置。该装置以平板微热管阵列为核心传热元件,以月桂酸为相变蓄热材料。搭建实验测试系统对该相变蓄热器在不同空气流量和进口温度的工况下进行蓄放热试验,对蓄放热过程中平板微热管阵列的均温性能、蓄热器内部的温度变化及蓄放热功率进行了实验研究及分析。结果表明;微热管阵列组件在蓄热、放热过程中表现出良好的均温性,工作高效且稳定;相变蓄热装置的实际蓄放热性能优良,平均蓄热、放热功率分别为418 W和353 W。     

槽道微热管传热性能影响因素研究

微热管是目前微尺度电子器件冷却最有效元件。槽道微热管凭借优异的传热性能和等温性能,结构简单,加工性能好,成为热管技术中重要的发展方向和研究热点。目前微热管的研究主要集中在提高其传热性能,通过对影响微热管传热性能的因素进行分析,找到提升微热管传热性能的方法和手段。将影响槽道微热管传热性能因素进行了归类,结合国内外相关研究总结了各因素对微热管传热性能的影响规律,并列出了通过影响因素改变而进行优化的新型吸液芯结构,最后简要阐述了未来槽道微热管的研究方向。     

角管脉动热管的结构和尺度效应研究

根据角管毛细管中液体的分布以及汽液同向流动的特点,计算分析了正三角形和等腰直角三角形两种截面脉动热管中几种因素对热管传热性能的影响.计算结果表明,在充液率为 30% 时,两种角管脉动热管的热阻均在 0.1℃/W 以下;在相同加热功率和充液率时,等腰直角三角形截面脉动热管的传热性能优于正三角形截面的;截面形状相同时,水力直径较大的热管热阻值低于水力直径较小的热管;热管热阻值随接触角增大而减小.     

平行流热管换热器传热传质特性的数值模拟研究

建筑排风冷能回收是降低建筑能耗的重要手段。本文基于Fluent提供的VOF模型,编写蒸发冷凝相变的UDF程序,对用于建筑排风冷量回收的平行流热管内部的蒸发和冷凝特性进行了数值模拟,计算结果揭示了平行流热管内的气液两相流特性以及复杂相变传热传质的演变过程。结果表明:蒸发主要发生在液池内部,冷凝主要发生在冷凝段和绝热段的近壁面部位;相变传质过程是保证热管高效换热的关键因素。本文结果为设计平行流热管换热器提供理论依据。     

超短激光打孔中快速相变的格子玻尔兹曼模拟

采用双重分布函数的格子玻尔兹曼模型，对单脉冲激光金属打孔过程中的快速相变传热进行研究.模型考虑了金属材料熔化后熔体的流动换热，并采用浸没移动边界方案对过程中的固液界面进行追踪.采用纯导热模型和考虑对流的换热模型计算，将结果和试验进行对比，结果表明：在激光打孔过程中熔体的流动对相变传热产生较大影响，采用考虑流动换热模型的结果与实验更接近.进而对熔化速度、熔化深度以及温度场的变化进行分析，并探讨不同激光工艺参数对相变过程的影响.模拟发现一个脉冲结束后，激光的脉宽越大，孔深越小，孔径越大，且最高温度较短脉冲激光越低.     

低温开架式气化器表面结冰数值模拟

针对开架式气化器(ORV)建立4组不同海水液膜厚度下的换热管模型,基于Realizable k-ε及SolidificationMelting模型进行流固耦合传热计算,分析不同海水液膜厚度以及不同海水入口流速对换热管外海水结冰的影响。海水入口流速在0.5m/s~1m/s范围内变化时,海水入口流速越小,液膜厚度越薄,换热管外海水越易结冰;当液膜厚度为1mm、海水入口流速为0.5m/s时,结冰长度达到454mm。可见,换热管外海水结冰受液膜厚度与海水入口流速影响很大。海水从上往下流动过程中,换热管外海水结冰率逐渐增大,冰层逐渐增厚,且结冰重点区域位于换热管翅片缝隙及换热管连接处。因此在ORV实际运行中,为防止换热管结冰,应合理布置海水分布装置,并对换热管外翅片夹角、形状及换热管连接结构进行优化设计,以增强ORV传热效果。     

网翅片换热器换热性能的实验研究

换热器空气侧换热效率低是换热器领域的难点,管翅换热器是目前应用广泛、性能较优的换热器。为了寻求更好的换热器制作材料,以铜网片替代管翅换热器的板翅片,研制三种与市售管翅换热器同等尺寸(40×80×180 mm)的网翅片换热器进行换热性能实验对比,实验结果表明：研制的网翅片换热器相比于管翅换热器,在自然对流下热阻能降低35%;在强制对流下热阻能降低75%,网翅片换热器的温升是管翅换热器的20%。     

微型热管传热极限的研究

热管技术已在电子设备散热领域得到广泛应用。热管的传热能力虽然很大,但不能无限加大热负荷。文中讨论了热管的主要极限如沸腾极限、毛细极限、粘性极限、声速极限、携带极限等的理论表达式,就一种实验用微槽平板热管进行了理论计算,得出了毛细极限是实验热管主要传热极限的结论。     

纳米流体在热管中应用的研究进展

随着纳米流体用于换热器的强化换热,纳米流体热管换热器的研究逐步扩展到各个领域,从航天到化工,从电子到能源。纳米流体热管由于表面温度低,较高的传热系数和较小的热阻,受到了广泛的关注。文中总结了纳米流体热管国内外的最新研究进展。     

热漏对换热器(火积)耗散最小化的影响

建立了存在热漏的换热器的传热过程模型.假定热流体与冷流体间的传热以及冷流体与外界环境间的热漏均服从牛顿传热定律,在冷流体净传热量一定的条件下,应用最优控制理论导出了换热过程(火积)耗散最小时热流体温度和冷流体温度的最优构型,并将最优路径分别与热流体温度一定和热流率一定的传统传热策略进行了比较.研究结果对于实际换热器的优化设计和最优运行具有一定的理论指导意义.     

基于显热回收的分离式热管传热特性的实验研究

针对新风空调机组,采用倾角为15°的分离式热管用于显热回收.研究充液率,迎面风速及空气进口温度对显热效率的影响,分析了其影响规律.研究表明,采用热管空调机组设计风速范围内,充液率介于66％～75％时,其换热效率最高.迎面风速较低时,空气进口温度介于34℃～36℃,其显热效率较高.因此,采用分离式热管机组适合用于高热地区...     

Prediction of heat transfer of nanofluid on critical heat flux based on fractal geometry

Analytical expressions for nucleate pool boiling heat transfer of nanofluid in the critical heat flux (CHF) region are derived taking into account the effect of nanoparticles moving in liquid based on the fractal geometry theory. The proposed fractal model for the CHF of nanofluid is explicitly related to the average diameter of the nanoparticles, the volumetric nanoparticle concentration, the thermal conductivity of nanoparticles, the fractal dimension of nanoparticles, the fractal dimension of active cavities on the heated surfaces, the temperature, and the properties of the fluid. It is found that the CHF of nanofluid decreases with the increase of the average diameter of nanoparticles. Each parameter of the proposed formulas on CHF has a clear physical meaning. The model predictions are compared with the existing experimental data, and a good agreement between the model predictions and experimental data is found. The validity of the present model is thus verified. The proposed fractal model can reveal the mechanism of heat transfer in nanofluid.     

真空度对脉动热管传热性能的影响

实验研究了真空度对以去离子水和Al_2O_3/H_2O纳米流体为工质的脉动热管传热性能的影响,其中真空度的变化范围在-0.014～-0.098 MPa之间。研究发现真空度对脉动热管的启动和加热功率大于90 W的稳定运行过程的传热均有重要影响。蒸发段的启动功率随真空度的上升而降低。同时,加入Al_2O_3纳米粒子更有利于脉动热管的启动,其蒸发段启动热阻低于同等条件下去离子水的启动热阻。此外,加热功率大于90 W时,去离子水蒸发段的温度会发生剧烈的脉动,且随真空度不断上升,剧烈脉动的现象更加明显,原因可能是高真空度影响了液膜蒸发,使脉动热管的流型提前由弹状流转变到环形流。但加入Al_2O_3纳米粒子后并没有发生剧烈的脉动,可能是纳米粒子的加入延缓了这一现象的产生。     

空气-空气换热器传热和流动特性研究

为了提高板式逆流气-气换热器的显热效率,根据新风换气机实物原型,提出三种模型结构方案。通过CFX数值模拟软件计算,参照实验工况,分别对板间距为5mm、7mm、9mm的国际象棋式换热器温度变化和压力变化进行分析,为换气机的设计和生产提供参考。结果表明:新风口出口温度随送风速度的增加而降低;新风(排风)速度恒定时,换热效率随板间距的增加而明显升高,随室内外温差的增大而变大;随着送风速度的增加,新风侧通道内压力降显著增加。芯体压力降几乎不受室内外温差变化影响。     

超临界LNG汽化器热流耦合传热研究

采用数值模拟整场求解的方法对超临界液态天然气(LNG)在螺旋管汽化器中热流耦合传热进行研究,得到管壳程流体的流场、温度场。通过研究管、壳程流体质量流量对流体出口温度、管壳程换热系数的影响,揭示汽化器内流体-热耦合传热规律,为超临界高压汽化器设计提供参考。     

微槽道热管阵列散热器的传热性能实验研究

本文介绍了平板微热管阵列散热的工作原理,制作了U型微槽道热管阵列散热器,通过与无微槽道热管阵列散热器传热性能的实验对比,在平板微热管阵列、与水平面夹角为45°的微槽道热管阵列和U型微槽道热管阵列热通量及均温性的测试基础上,得到在蒸发段温度≤58℃时,U型平板微槽道热管具有良好的传热性能,在热流密度≥72 W/cm~2的情况下,弯折角度越小,传热性能越好。实验表明:U型微槽道平板热管阵列具有良好的均温性、热响应性及传热性能;微槽道能强化热管阵列的传热效果;在一定热流密度下,弯折角度越小,传热性能越好。