金属泡沫填充管换热性能的实验研究

本文通过搭建流动与换热实验平台,对10 PPI,30 PPI,70 PPI三种不同孔密度的不锈钢金属泡沫填充管的换热性能进行了实验研究,分析了管内入口雷诺数、入口温度以及孔密度对管外壁Nu数的影响。研究结果表明,金属泡沫填充管的换热强度较光管条件下提高,且30 PPI和70 PPI的换热强度都大于10 PPI填充管的换热强度;在本文的研究工况下,金属泡沫填充管的管外壁Ⅳu数随管内雷诺数的增大变化不明显,随管内入口温度的增加而增大;三种金属泡沫填充管的换热综合评价因子都大于1,且基本不随雷诺数的变化而变化。     

管内对流换热的场协同分析及换热强化

导出管内湍流换热Nu与局域时均参数的关系式,将对流换热的场协同理论扩展至湍流换热。分析了管内对流换热的特点,并根据场协同理论提出强化湍流换热的方法,发展了一种新型强化换热管一交叉椭圆管,既适合于层流换热强化也适合于湍流换热强化,其强化传热效果显著而流阻较小。     

内置双旋线换热管内流动与传热数值模拟

采用数值计算方法,以水为流动介质,分别对内置双旋线外径为9 mm、12 mm、15 mm、18 mm的换热管内流体流动与传热特性进行模拟分析,结果表明:管内流体呈规律性三维螺旋流动,提高了管壁附近流体的周向速度和径向速度,加剧了管壁滞留层流体的扰动及与中心区域流体的混合;随着双旋线外径增大,流动阻力系数f随之增加;内置双旋线换热管的协同数均大于光管,综合性能评价指标PEC值可达1.8,说明内置双旋线换热管具有良好的综合换热性能。     

表面作用对分离式热管小螺旋管蒸发段两相流动与换热特性的影响

本文应用界面化学理论研究表面作用对分离式热管小螺旋管蒸发段管内流动和换热特性的影响。通过实验及分析,提出通过在一定范围内提高热管工作温度和添加润湿剂以降低水的表面张九提高管内壁的粗糙度以增强液膜的铺展性能。利用这两种方法可以有效地增强小螺旋管内壁面的润湿性能,从而提高管内换热性能．     

新型三维内微肋管水平管内凝结分层流局部换热系数研究

本文研制了一种新型相交换热强化管即三维内微肋管。通过实验得到了三维内微肋管水平管内凝结流型区的类别、分层流区判据以及强化凝结换热的性能．通过分析和逐步回归得到了计算分层流区三维内微肋管水平管内凝结局部换热系数的准则关系式。该式与实验数据在±30％范围内吻合。     

R410A与R22在水平微翅管内流动沸腾传热特性研究

建立了水平管流动沸腾试验台,采用恒热流加热方法,对 R410A 在水平微翅管内流动沸腾特性进行了实验研究,分析了影响 R410A 在水平微翅管内换热系数的因素,考察了工质质量流量、热流密度、质量干度以及微翅管的几何参数对工质的流动沸腾换热性能的影响关系.通过对比 R410A 与 R22 的实验数据,分析比较二者的换热系数,结果表明R410A 与 R22 相差不大,R22 比 R410A 的换热系数大约高 7.5%.     

斜翅型冷凝强化换热管传热性能的实验研究

对一种斜翅型外翅片带内螺纹的冷凝强化换热管进行传热性能的实验研究。管外冷凝换热的制冷剂为R134a,管内对流换热的介质为水。分别在定热流密度与定水流速的条件下进行一系列工况的实验,得到相应的实验数据。在定热流密度条件下,利用Wilson图解法得到管内的换热系数数据及相应的计算关联式。在定水流速的条件下,利用分离方法得到管外冷凝换热系数数据及相应的计算关联式。将强化管换热系数数据与光管换热系数的理论计算值进行了比较,结果表明:冷凝强化换热管管内对流换热的强化倍率为2.4,管外凝结换热系数随壁面过冷度的增加而增大,管外凝结换热的强化倍率为:1.78～3.92。     

复合发动机预冷器换热特性研究

复合发动机预冷器以其轻质紧凑的结构且高效的传热性能逐渐应用于超音速飞机发动机中,研究高流速高温差极端环境下微小尺度紧凑结构内换热机理对于提高发动机性能具有重大意义。本文针对Sabre复合发动机的预冷器,建立三维稳态可压缩流体横掠叉排管束的强制对流换热模型,研究管内流体速度,管外流体速度,入射角度以及管间距对于管外空气换热性能的影响机制。结果表明,通过增大管内制冷介质的流量,缩小管间距以及空气垂直入射等几种手段,均能达到提高预冷器换热效率的效果。     

扭曲螺旋管内LNG的传热与流动特性研究

采用数值分析方法,分别对液化天然气(LNG)在扭曲椭圆管和扭曲扁管内发生相变时的传热和流动特性进行了研究,分析了管道长短轴之比和雷诺数对管道换热性能的影响。结果表明,扭曲管道内流体流动产生的二次流强化了管道的传热性能。扭曲椭圆管道的综合性能系数PEC值均大于1,其换热性能优于相同条件下的圆管;扭曲扁管的长短轴之比小于2时,在低雷诺数时的PEC值小于1,此时扭曲扁管的换热性能不如相同条件下的圆管。在管道长短轴之比相同时,相同条件下扭曲椭圆管的综合性能优于扭曲扁管。     

弧线管传热与污垢性能的实验研究

本研究先进行了弧线管的传热性能实验,得出了弧线管管内强制对流换热关联式。以硬度 800 mg/L的人工硬水作为工质,在流速 0.20 m/s,管外水浴温度 80℃和相同管内工质入口温度的条件下,进行了弧线管及其对应光管管内污垢的对比实验。结果表明,弧线管有良好的传热与阻垢两方面的综合性能。     

降压地面模拟技术中的临界压力研究

利用降压地面模拟技术,可以抑制自然对流的影响,从而通过地面试验结果还原空间密封舱内的流动换热情况.降压法的关键在于确定临界压力,使得自然对流对流动换热的影响刚好得到忽略.本文使用数值模拟方法确定临界压力比,以方腔密封舱内的流动换热情况为例,计算了不同 Gr/Re2 数和压力比下密封舱内的流动换热情况.得到了舱内气体温度分布和对流换热系数.通过比较空间情况和地面情况的计算结果,分析了自然对流给流动换热带来的影响,给出了判断临界压力的准则式,并给出了临界 Gr/Re2 数.     

Theoretical study of combined radiative conductive and convective heat transfer in semi-transparent porous medium in a spherical enclosure

A new method for the solution of the radiative transfer equation in spherical media based on a modified discrete ordinates method is extended to study radiative, conductive and convective heat transfer in a semi-transparent scattering porous medium. The set of differential equations is solved using the fourth-order Runge-Kutta method. Various results are obtained for the case of combined radiative and conductive heat transfer, as well as for the interaction of those modes with convection. The effects of some radiative properties of the medium on the heat transfer rate are examined.     

Optimization of fin geometry in heat convection with entransy theory

The entransy theory developed in recent years is used to optimize the aspect ratio of a plate fin in heat convection.Based on a two-dimensional model,the theoretical analysis shows that the minimum thermal resistance defined with the concept of entransy dissipation corresponds to the maximum heat transfer rate when the temperature of the heating surface is fixed.On the other hand,when the heat flux of the heating surface is fixed,the minimum thermal resistance corresponds to the minimum average temperature of the heating surface.The entropy optimization is also given for the heat transfer processes.It is observed that the minimum entropy generation,the minimum entropy generation number,and the minimum revised entropy generation number do not always correspond to the best heat transfer performance.In addition,the influence factors on the optimized aspect ratio of the plate fin are also discussed.The optimized ratio decreases with the enhancement of heat convection,while it increases with fin thermal conductivity increasing.     

Measurement of heat transfer coefficients by nuclear magnetic resonance

We demonstrate an experimental method for the measurement of heat transfer coefficient for a fluid system by magnetic resonance imaging. In this method, the temporal variation of thermally induced nuclear shielding is monitored and the average heat transfer coefficient is measured as a function of fluid velocity. We examine the cases of natural convection and forced convection at fluid velocity up to 0.8 m s(-1). These cases correspond to low dimensionless Biot (Bi) number where the heat transfer is limited by thermal convection. We demonstrate the NMR method for two simple geometries, a cylinder and a sphere, to experimentally determine the heat transfer coefficient (h) in two NMR imaging and spectroscopy systems through measuring three NMR parameters, the chemical shift, magnetization and spin self diffusion coefficient.     

喷雾冷却相变传热的建模与模拟计算

喷雾冷却是一种高效的热控技术,为了探索形成完善的喷雾冷却技术设计流程,文章开展了喷雾冷却传热过程的建模研究.针对喷雾冷却传热过程的模拟计算,基于喷雾冷却相变传热的4个传热机制:液膜对流传热、池沸腾传热、二次气泡沸腾传热、二次气泡高频化机制,利用Monte Carlo方法描述了不同粒径与速率分布的液滴撞击液膜并生成二次气泡的过程,通过液态介质中气泡生长速率的解析计算模型考虑了气泡的生长过程,并结合模化气泡与气泡之间、液滴与气泡之间、气泡与液膜之间的干涉行为描述了气泡的演化过程,通过综合液膜单相对流与气泡相变传热,发展了喷雾冷却相变传热模拟计算方法.基于喷雾冷却实验台开展了稳态喷雾冷却实验,实验校核结果表明,计算方法能够较好地模拟喷雾冷却相变传热性能.另外还分析了影响本方法计算精度的两类因素.      

微细板翅结构强化对流换热实验研究

本文对水和空气流过紫铜微细板翅结构构中的对流换热进行行实验研究,并与相近孔隙率的烧结多孔介质中的对流换热进行比较。结果表明:在本文实验参数范周内,与空槽道相比,该微细板翅结构使水的对流换热增强9倍以上,使空气的对流换热增强了15-30倍;与相近孔隙率的锡青铜烧结多孔结构相比,该微细板翅结构中的流动阻力大大减小,而对流换热能力却增强。     

层流场协同方程的验证及其性质

在粘性耗散一定的条件下,以热量传递势容耗散取得极值为优化目标,利用变分方法可以导出稳态层流对流换热的场协同方程。场协同方程的意义在于能够求解一定边界条件所对应的最佳速度场,从而实现最优的传热效果。本文采用二维方腔内空气的层流对流换热模型,通过将最佳速度场与其它流场的换热结果进行比较,初步验证了场协同方程的正确性,并对场协同方程的优化过程和原理进行了深入的分析。     

微重力条件下舱内对流换热的地面质-热比拟

运用热量传递和质量传递的相似比拟原理,对载人航天器地面模拟舱内空气的对流换热和对流传质进行了理论分析,对萘升华质－热比拟实验技术用于微重力舱内对流换热地面模拟的可行性进行了讨论。提出了一种工作压力和模型尺寸保持的抑制自然对流的地面模拟技术,并用数值方法对其进行了验证。结果表明,这一技术可用于载人航天器工作舱内对流换热的地面模拟实验。     

金属泡沫填充水平圆管内单相对流换热研究

本文用R134a的过热蒸汽为工质对金属泡沫填充管的管内单相对流换热特性进行了试验研究,讨论了不同参数的金属泡沫对管内单相对流换热和压力损失的影响.针对金属泡沫填充管的特点(金属泡沫和管壁之闻存在接触热阻),本文讨论了不同填充方法和不同成分的金属泡沫对总体换热特性的影响.