EHD效应强化管内油的强制对流换热实验

本文以高粘性流体为实验工质,对水平光滑管内油的层流流动换热进行了直流高压电场强化（ＥＨＤ效应）实验研究。以实验方法调查了其换热系数强化率与外加电场强度、热流密度及流动速度,油温等因素的相关性。实验证实了外加直流高压电场能对管内层流强制对流换热起着很好的强化作用。验证了高粘性流体在ＥＨＤ效应下,综合换热性能同样有大幅度增加。     

R11/R134a混合工质管束外沸腾传热的EHD强化试验研究

采用EHD强化技术对R11/R134a混合工质进行管束外沸腾传热的试验研究,以试验所获得的大量数据为基础,分析了电场电压、热流密度与换热系数、强化系数之间的关系,并重点分析了不同工质组分对EHD强化效果的影响,为探索EHD强化沸腾换热的机理以及将其推广到工程应用提供了一定依据。     

高效传热管内凝结换热性能及阻力性能的实验研究

本文以ＨＦＣ１３４ａ和ＨＣＦＣ２２为工质对光管及两种不同槽型的强化传热管（ＤＡＥ－２管与ＤＡＥＣ管）的水平管内凝结换热进行了对比实验研究、研究发现,ＤＡＥ－２管平均换热系数比光管提高了１４０％～１７０％,而单位长度阻力损失增加了５０％～１００％,ＤＡＥＣ管平均换热系数比光管提高了１６０％～２００％,同时单位长度阻力损失增加了７０％～１３０％。此外,本文给出了ＤＡＥ－２管和ＤＡＥＣ管平均换热系数及阻力损失的计算关联式,可用于冷凝器设计。     

不同工质中汽泡周围电场特性研究

为探明外加电场作用下,不同工质对强化沸腾换热的影响,本文采用了FC-72、R11、R113和R123四种工质,定量研究了两相系统中汽泡周围电场分布特性,探讨了工质介电常数对汽泡的作用规律．结果表明:随着工质介电常数的增加,电场非均匀性增强,电场对汽泡的作用加剧．这为不同工质对EHD沸腾强化效果不同提供了理论依据．     

汽泡在电场作用下的变形

为探明外加电场对汽泡形状的影响规律,本文采用人工注射汽泡的方式,对均匀电场作用下单个汽泡的形状进行了可视化试验研究,计算了汽-液两相系统中的电场分布及汽泡所受的电应力。结果表明:电场作用下汽泡表面所受电应力分布的不均匀性导致汽泡沿与电场相平行的方向拉长,变成扁长椭球形。随着场强的增加,汽泡变形量加剧,汽泡与壁面的接触角逐渐变大。此外,讨论了汽泡变形对电场强化沸腾换热的影响。     

电场极性对池沸腾换热影响的实验研究

利用EHD技术对工质R123进行了非均匀高压电场下电场极性对池沸腾换热影响的实验研究.结果表明,无论加正、负电压,强化系数均随热流密度的增加而下降,最终达到稳定值;高热流密度下,正电压有较弱的强化效果,负电压对沸腾换热具有削弱作用;正电压下的强化换热效果优于负电压下的强化换热效果.     

电场作用下锥翅表面强化池沸腾换热的介观数值方法

采用耦合电场模型的相变格子Boltzmann模型,数值研究了电场作用下锥翅结构表面的饱和池沸腾换热.为了定量分析电场对锥翅结构表面沸腾换热影响的机理,首先在无电场作用下对比调查了平滑表面和锥翅表面的沸腾换热现象.发现锥翅结构在核态沸腾阶段有更多的成核点,沸腾换热性能增强,临界热流密度(critical heat flux,CHF)提高.而在过渡沸腾阶段以及膜态沸腾阶段,由于锥翅结构增加了锥翅表面流体的流动阻力,阻碍了气液交换,换热性能低于平滑表面.基于以上发现,通过对锥翅表面池沸腾过程施加电场,进一步强化了锥翅表面沸腾换热.结果表明,在起始核态沸腾阶段,电场的存在稍微延后了气泡开始成核时间,气泡尺寸减小,沸腾轻微被抑制;充分核态沸腾阶段,由于电场力的作用以及电场与锥翅结构协同表现出的尖端效应,阻止了加热表面干斑的扩散和蔓延,促进沸腾换热;过渡沸腾以及膜态沸腾阶段,尖端效应更加明显,逐渐增大的电场强度使沸腾在更高过热度下处于核态沸腾状态,沸腾换热性能大幅度提高,且CHF逐渐提高.     

电场作用下的气泡受力分析

本文在蠕动流近似的基础上分析计算了具有不同介电常数工质的气泡在外电场力作用下的受力状况。计算结果表明电场力的水平分力使气泡沿场强方向伸长,并且液体和气体相对介电常数之比越大的工质所受的电场力越大。从而,沸腾换热过程中外加电场对液体和气体相对介电常数比值较大的工质能够产生更大的影响。     

电场作用下单个沸腾汽泡动态特性研究

电场可强化池态沸腾换热已经普遍得到研究者的认可,在电场强化换热的实验研究中,以往研究者主要采取统计学的方法研究电场作用下沸腾汽泡的动态特性,也有研究者研究了冷态注入气泡在电场作用下的动态特性,而直接针对单个沸腾汽泡的研究鲜有报道。本文采用针状电极以R113为实验工质,研究了小加热面上不同热流密度和不同电场强度的情况下单个沸腾汽泡的动态特性,实验中发现在电场的作用下汽泡脱离半径和脱离体积变小,而汽泡成长时间和汽泡等待时间随着电场强度的增加而增大。     

均匀高压电场强化R123池沸腾传热实验研究

利用EHD技术进行了工质R123的池内平板沸腾强化传热实验研究.在该实验中,换热面为一平板并接地作为0电极,高压电极为平行于换热面的网状电极.实验结果表明,正电压的强化效果较好,电压越高,强化效果越好.低热流密度下,EHD对沸腾换热的强化效果比高热流密度的强化效果好.起沸点随着电压的增加而增加,同不加电压时相比,在20 kV时,起沸点提高了4倍.     

竖直微槽道内EHD强化饱和沸腾传热研究

针对微槽内饱和沸腾汽泡建立了简化模型,并利用COMSOL Mu ltiphysics软件对电场中汽泡动力学特性进行了数值模拟,分析了微槽道内EHD(electrohydro dynam ics)强化沸腾传热机理。实验以去离子水为工质,研究了外加直流电场下两种规格的矩形微细槽道内饱和沸腾传热强化特性,电压在0~28kV内,EHD技术对微细槽道内的饱和沸腾传热有明显的强化效果。     

静电场强化介电流体冷凝换热实验研究

本文以电绝缘性低沸点介电流体R11为实验工质,利用自行设计和制作的电流体力学实验模型,对介电流体进 行静电场强化冷凝换热实验研究。实验结果表明:静电场对模型内介电流体的凝结换热有很好的强化作用,其换热系数主 要与外加电场强度、热通量及电极相对位置等因素有关,这种电场强化凝结换热技术对制冷和热传递工程具有参考价值。     

R134a管外强化沸腾实验数据处理新方法

在水平管外沸腾换热实验中,热流密度沿管长方向的变化幅度较大,采用Wilson方法所得到的管内对流换热系数偏高,而管外沸腾换热系数偏低.为解决这一问题,本文提出了一种新的数据处理方法-局部换热系数法,并采用这种方法对实验测定R134a在水平放置的机械加工强化表面沸腾传热管的实验数据进行分析和处理,得到了较合理的结果.     

三维微肋螺旋管内流动沸腾流型与传热性能

采用三维微肋螺旋管进行了制冷剂R134a在管内的流动沸腾传热与流型可视化实验。随着流量和干度的变化,流型可划分为泡状流、塞状流、分层波状流、间歇流以及环状流。在Taitel-Dukler流型图上给出了流型的分区及其转变曲线,讨论了螺旋管内两相流动流型转变的特性。传热实验揭示了质量流量、热流密度及蒸汽干度对传热性能的影响,三维微肋螺旋管的强化因子为1.5-2.1。     

泡沫金属对含油制冷剂管内流动沸腾换热特性的影响

实验研究了制冷剂-润滑油混合流体在内嵌泡沫金属圆管内流动沸腾的换热特性。泡沫金属为10ppi、90%孔隙率;制冷剂为R410A,润滑油为VG68,油浓度为0～5%。实验结果表明:纯制冷剂工况下,泡沫金属强化流动沸腾换热系数,换热系数提高30%～120%;含油工况下,泡沫金属只强化流动沸腾换热系数20%以下,在低质流密度或者高质流密度的高干度情况下出现恶化换热的情况。润滑油总是恶化制冷剂在内嵌泡沫金属圆管内流动沸腾的换热系数,换热系数最多恶化71%,且在低质流密度下对换热的恶化比在高质流密度工况下严重。     

光管及窄环隙流道池沸腾换热实验研究

本文在常压下以水为工质,对管外及窄环隙流道池沸腾换热进行了可视化实验,结果表明：汽泡扰动并不是沸腾换热系数高的主要原因,液体过冷使核沸腾的换热能力降低,窄隙流道内的沸腾换热机理与普通的大容积沸腾没有明显区别。文中还根据观察和测量到的结果对一些换热现象重新进行了解释。     

Numerical investigation of EHD effects on heat transfer enhancement and flow pattern of R-134a two phase flow

In this paper the effects of electrohydrodynamics (EHD) on heat transfer enhancement and flow pattern of R134a two-phase mixture, flowing in a horizontal tube, were numerically investigated. A uniform DC electric field was applied through a circular stainless steel rod along the centerline of tube, while the tube was considered as a grounded electrode. The simulations, in order to investigate the EHD mechanism, were performed for a constant heat flux 2000 W/m², voltages between 0 and 5 kV, inlet volume fractions 65% and 85%, mass fluxes from 30 kg/m²s to 50 kg/m²s and electrode diameters between 1.57 mm and 2.4 mm. These flow conditions correspond to stratified flow. The flow regime redistributions under the applied electric field was obtained. The results show that the steady state condition was occurred at the time about 900 ms. According to the results, enhancement ratio is directly proportional to voltage, and it is reversely proportional to electrode diameter, mass flux and inlet volume fraction.     

FC-72在浸泡于液池中的微小圆管内的沸腾传热

本文对浸泡于FC-72液池中的两个微小圆管进行了沸腾实验研究,得到了沸腾曲线和传热系数,并用DV摄像机拍摄到了圆管出口处的沸腾状况,研究了管道尺寸对沸腾传热特性的影响。实验结果显示,管道尺寸对沸腾传热特性有显著的影响。传热系数和CHF随着管道尺寸的缩小而减小.直径为1.10mm的圆管出口处在低热负荷加热时发生了汽泡阻塞,并导致了剧烈的沸腾滞后现象。