水平管内乙烷饱和流动沸腾传热实验研究

本文对乙烷在内径为8 mm的水平管内进行了饱和流动沸腾传热特性的实验测量。实验测量的压力范围为0.35～0.57 MPa,热流范围为13.2～65.9 kW·m~(-2),流量范围为55.3～92.2 kg·m~(-2)·s~(-1),并系统分析了质量流量、热流密度、含气率对饱和流动沸腾传热系数的影响。最后将实验结果同九种关联式进行了比较,渐进模型的两种关联式和增强模型的两种关联式计算结果较好,平均偏差都小于15%。     

开式并联微通道中流动沸腾换热的实验研究

针对常规闭式并联微通道内流动沸腾换热存在气泡生长受限产生的堵塞效应以及不同通道内气泡核化生长不同步导致的并联通道传热不稳定性等问题,设计了一种顶部联通型开式并联微通道蒸发器。采用无水乙醇为工质,在入口过冷度为15℃、质量流速为175 kg·m~(-2)·s~(-1)及热流密度270～761 kW·m~(-2)条件下,开展了该新型微通道冷却器中流动沸腾换热的实验研究,发现了传热系数随干度的增加呈现三类典型趋势,即传热系数单调上升、传热系数先上升后下降再上升、传热系数先上升再保持基本不变;结合高速可视化流型研究,发现了与流型密切关联的三类传热机理,即:1)以气泡核化为主的核态沸腾换热;2)上游核态沸腾为主,下游两相强制对流换热主导;3)偏离核态沸腾后的膜态沸腾换热。分析表明,沸腾数Bo是主导三类传热模式的主要无量纲数。     

电沉积枝状微针翅铜的池沸腾传热特性

微纳表面在沸腾传热领域得到广泛的关注和研究。本文通过电化学沉积方法制备了枝状微针翅铜表面,并测试了其池沸腾换热特性。实验表明,在较低热流密度时,样品厚度对沸腾强化效果的影响不明显;但热流密度较大时,沸腾强化效果随样品厚度的减小而增大,其中厚度为110μm的样品在热流密度为140 W·cm~(-2)时,有最大传热系数143kW·m~(-2)·℃~(-1)。CHF随样品厚度增大而增大,厚度为460μm时的CHF约250 W·cm~(-2)。     

水平管降膜蒸发器传热特性研究

建立了水平管降膜蒸发和管内凝结传热实验台,通过对实验结果的归纳,获得了水平管降膜蒸发器总传热系数随喷淋密度、蒸发温度、传热温差和蒸汽入口流速的变化规律,以及管间距对传热特性的影响。结果表明,总传热系数随喷淋密度、蒸发温度的增大而增大,随传热温差的增大而减小,而蒸汽流速对传热系数影响较小;在本文研究的管间距范围内,当管间距为46.7 mm时,总传热系数最高。     

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。     

R290/R134a在水平微肋管中沸腾传热的数值模拟

为探究混合制冷剂R290/R134a(4/6)在水平微肋管中的沸腾传热特性,采用了CFD软件数值模拟的方法,对混合制冷剂R290/R134a(4/6)分别在外径为7 mm,长为500 mm的水平光滑管和微肋管中进行数值模拟与理论分析。分析了质量流量、热流密度,以及干度对混合制冷剂在水平微肋管中换热特性的影响。结果表明：两种管型的沸腾换热系数随质量流量、热流密度和干度的增大出现先增大后减小的趋势;热流密度对制冷剂沸腾换热系数的影响最大,在质量流量保持不变,改变热流密度的条件下,微肋管最大传热系数分别为光滑管的1.30、1.31、1.26倍;质量流量的增加提高了制冷剂的临界干度,光滑管与微肋管最大临界干度分别为0.57、0.63。     

水蒸气在竖直微细管外凝结传热特性研究

针对不同压力和不同流速下的饱和水蒸气在竖直微细圆管(内外径分别为0.571 mm和0.793 mm)外的凝结传热特性分别进行了实验研究,分析了蒸气压力和蒸气流速对凝结传热特性的影响。实验结果表明,凝结传热表面传热系数随着蒸气流速的增加而增加,在较高的蒸气压力下增加的更明显,且大于相同实验条件下的Nusselt理论分析解。在蒸气流速为2 m·s~(-1)时,凝结传热系数随压力的变化不大;在4 m·s~(-1)和6 m·s~(-1)时,随着蒸气压力的升高,凝结表面传热系数明显增大。     

R407C水冷冷凝器传热强化的实验研究

本文通过实验,研究了替代制冷工质R407C在螺旋隔板花瓣管冷凝器中的传热性能,实验结果表明,随着热流密度的增加,冷凝器的总传热系数也不断增大。在相同热流密度下,其总传热系数比板式冷凝器提高40％以上。     

以R21为工质开式系统喷雾冷却实验研究

本文采用准稳态法对以R21为工质的开式系统喷雾冷却性能进行了实验研究。实验在一个大气压和室温条件下进行,并与去离子水的喷雾冷却性能进行了对比。实验结果表明;热流密度在2.87×10~5~7.99×10~5 W/m~2范围内,并且热流密度相同的工况下,工质为R21的热沉表面温度明显低于去离子水;喷雾流量在10.7~17.7 L/h范围内,热流密度和换热系数随着喷雾流量的增加而增大;喷雾高度在6~15 mm范围内,热流密度和换热系数随着喷雾高度的增加先增加后减小。     

液滴撞击液膜的流热耦合界面追踪方法数值模拟

采用界面追踪方法研究蒸馏过程中液滴撞击高温薄液膜的流动和传热特性，将数值结果与解析解和实验进行比较验证模型的正确性，研究气液界面和热流分布的演变过程.同时，分析液滴We数和无量纲液膜厚度对传热的影响.液滴撞击后的热流密度分布显示：液膜可分为撞击区、过渡区和静态区.由于液滴的撞击作用，强制对流是撞击区内主要的传热机制.增大液滴的韦伯数或减小无量纲液膜厚度会加强热量传递.随着液滴韦伯数的增加，冲击引起的扰动增强，在动量和能量共同作用下，平均热流密度明显增大，撞击区冠状水花越明显.无量纲液膜厚度越小，平均热流密度越大，且有更长的时间保持高热流密度换热.     

超声作用下流动液膜在流道中传热的实验分析

受超声作用的流动液膜流过具有热源的流道底部来强化传热,以降低壁面的温度。通过实验方法来分析在不同的工况下受超声作用的流动液膜对加热壁面温度和传热系数的影响。实验结果表明,以45°倾斜角放置的超声波以及较大的液膜流速和超声波的耦合可获得较低的壁面温度和较高的换热系数。同时,在较低的热流密度下,顺流对液膜传热的影响大于逆流,随着热流密度的逐渐增大,顺流对液膜传热的影响减弱。此外,两个超声波对液膜的共同作用可获得96%的换热系数上升速率。基于实验结果,得到了两个超声波比单个超声波能产生更多对流的结论。该研究对设备降温有参考价值。     

纯水循环闪蒸显热转化率的实验研究

循环闪蒸中初始液膜具有水平速度,使得循环闪蒸特性与静态闪蒸具有很大的不同。本文设计并搭建了循环闪蒸实验台,研究了在不同主循环流量(400,600,800,1000,1200 L·h~(-1))、闪蒸腔压力(7.4,12.3,19.9,31.2 kPa)和初始液膜高度(140~250。mm)下纯水循环闪蒸显热转化率随进口过热度的变化规律。实验结果表明,循环闪蒸显热转化率随着进口过热度先减小后增大。在同一过热度条件下,循环闪蒸显热转化率随着闪蒸腔压力的增大而增大,随着初始液膜高度增大而减小,随着主循环流量的增大而略有增大。     

微纳耦合表面池沸腾强化传热的实验研究

以去离子水为工质,拟在钛板表面利用线切割进行微槽处理,采用阳极氧化法制备出二氧化钛纳米管阵列的微纳耦合表面,研究该表面的强化沸腾传热性能.通过场发射扫描电镜表征其微观结构形貌,利用接触角测量仪检测表面的静态接触角.结果表明,与光板相比,微槽结构增大了传热表面,规整的纳米管阵列具有亲水特性,接触角明显减小,微纳耦合表面的传热系数和临界热流密度分别达到了15.5 kW·m~(-2)·℃~(-1)和420.1 kW·m~(-2),分别提高了158.3%和50%,结合实验现象及机理分析可知,微纳耦合表面的微通道结构为气泡继续生长提供了支撑,有效避免了换热壁面被合并的大气泡完全覆盖;过热度达到一定温度后,更小的活化中心被激活,过热度随着热流密度的上升出现下降的趋势。微纳耦合表面对池沸腾具有强化作用。     

一种内螺纹强化管的冷凝实验研究

实验研究了环保替代制冷工质R410A、R22在水平强化管内冷凝换热特性,探索了热流密度、水流速度对换热特性、压降的影响。实验测试管为内螺纹强化管,长度为5.2 m,外径为9.52 mm。实验结果表明:制冷剂R410A、R22的传热系数和压降随热流密度的增大而增大,同时内螺纹管的换热系数还随管外冷却水流量的增加而升高,压降随冷凝温度的升高而降低,而R410A比R22有更好的换热效率和较小的压降。     

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。     

立式螺旋管汽液两相流沸腾传热恶化实验研究

本文实验研究了低质量流速(500～800 kg·m~(-2)·s~(-1))下的立式螺旋管临界热负荷,对沸腾传热恶化壁温特性和螺旋管临界热负荷影响因素进行分析.并同前人工作汇总,以流量,压力和临界干度为参数,建立了基于局部条件假设的立式螺旋管临界热负荷查询表(Look-Up-Table),共272个点.压力范围6.5～21 MPa,质量流速范围500～1800 kg·m~(-2)·s~(-1).     

垂直管外降落液膜的流动和传热特性

本文报道对过冷薄层水膜沿均匀加热竖管外壁向下流动时的流动和传热特性而作的实验研究。详细描述了液膜流态和液膜破断临界现象。根据实验数据拟合出液膜破断临界热流密度经验公式,同时还拟合出正常液膜和接近破断临界时的液膜的换热系数综合关系式。实验中液膜雷诺数的变化范围是800—6800;最大热流密度达8.67x10~4W/m~2。     

超临界压力煤油传热不稳定实验研究

在压力2.5~4 MPa, 质量流量0.7~1.7g/s, 入口温度20~250 ℃的实验条件下, 对煤油在内径1 mm, 长度300 mm竖直上升圆管中的流动及传热不稳定现象进行了实验研究.结果表明, 当热流密度增大到一定程度后, 传热不稳定开始发生.不稳定发生的起始热流密度随压力和流量的增加而增大, 随入口油温的升高而减小, 且当入口油温升高到一定程度后无不稳定现象发生.不稳定发生的初始时刻, 出口油温迅速增加, 管道壁温明显下降, 传热系数增大; 实验段局部流速增大, 进而在管道内部形成压力脉动并产生声音.不稳定结束后, 出口油温几乎保持不变, 壁温会缓慢增加, 直至下一次不稳定发生.      

水平管外降膜流动液膜厚度的测量及分析

应用双极电导探针技术对水平管外无传热时的降膜流动的液膜厚度分布及其变化特性进行了实验研究.试验段水平管管径为φ25.4mm,长为300mm,液膜流量范围为Q=50~250L.h-1,水平管之间的垂直管间距分别为25mm,32mm,40mm.测量了不同流量、管间距变化条件下的液膜厚度分布,重点分析了流址变化、管间距变化、...     

复合除湿剂导热系数及动态除湿性能研究

为提高硅胶除湿剂的传热性能,并且不影响其吸湿性能,本文选择高热导率的硫化石墨作为传热基质,制作不同密度的硅胶/硫化石墨固化复合除湿剂。通过激光闪光法和动态称重法对样品进行导热系数和动态除湿性能测试。结果表明复合除湿剂导热性能随着固化密度的增大先增加后减小,导热系数最高可达16.2 W·m~(-1)·K~(-1),约为纯硅胶除湿剂的230多倍。复合除湿剂的吸湿性能随着固化密度的升高而下降,密度为300 kg·m~(-3)。复合吸附剂的动态吸湿速率约为纯硅胶的2倍以上。