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。     

水平内微肋管局部凝结换热性能实验与数值求解

以Ｒ１１为工质，蒸汽凝结压力为１４７－２６５ｋＰａ，质量流率４ｔｙ１５３ｋｇ／ｍ２ｓ，本文对二维内微肋管和三维内微肋管水平管内凝结分层流区局部换热系数进行了系统的实验。与光管比较，二维内微肋管和三维内微肋管局部凝结换热系数分别提高了１４７－７８３％和２６１－９９７％。本文首次从理论分析入手建立了二维内微肋管水平管内凝结分层流区局部换热系数分析模型并进行了数值求解。计算结果与本文实验相当吻合。     

水蒸汽在水平三维微肋管内的凝结换热及阻力特性

本文以水蒸汽为工质对水平三维微肋管内凝结换热及阻力特性进行了实验研究．与光管和二维管相比，在相同条件下，实验中效果最好的T3管全长平均凝结换热系数分别提高了113％～410％和20％～65％，同时，与二维管相比流动阻力增加较小，最大值不超过6．3％．比较另两种管型（T1，T2管）也证明三维管以较小的流阻增加为代价换取了明显的强化效果．     

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。     

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%.     

微肋管及强化微肋管换热和阻力实验研究

实验研究了微肋管在过渡区及湍流区的换热及阻力性能,并针对微肋管在过渡区的换热强化较差的特点改进其结构.实验结果表明,改进后的微肋管在2300＜Re＜10000时比原微肋管强化换热提高120%,阻力增加70%～120%.     

水平三维肋管管外凝结换热实验与分析(I实验研究)

本文对不同饱和蒸汽温度下R11在水平Thermoexcel-C管的管外凝结换热性能进行了实验研究。实验结果表明:随着饱和蒸汽温度的提高,C管的凝结换热系数下降。C管凝结换热强化的主要机理在于孤立三维齿结构增大了表面张力减薄凝结表面液膜厚度的作用,而C管凝液淹没区小于相同肋间距的低肋管,且在淹没区内的凝结换热大于低肋管。     

垂直矩形窄缝流道内的过冷流动沸腾换热

本文研究了有压模化介质在垂直矩形窄缝流道内的过冷流动沸腾换热，考察了质量流速、断面平均过冷度和饱和压力对沸腾换热系数的影响，与Ｇｕｎｇｏｒ关系式进行比较，流道的换热强化因于在１３～２１之间．     

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。     

非均匀加热立式螺旋管内沸腾传热恶化特性研究

本文主要开展非均匀加热螺旋管内沸腾传热恶化特性实验研究。实验参数范围为:热流密度15~55 kW·m^-2;质量流速190~400 kg·m^-2·s^-1;压力0.8~1.1 MPa。实验包括一个均匀加热实验段及两个非均匀加热实验段,三个实验段尺寸一致,不均匀度分别为1.0,1.2和1.4。实验过程中共获得三种壁温飞升现象,而且发现随着质量流速及不均匀度的增大传热恶化位置逐渐向内侧管圈偏移,并由此导致非均匀加热螺旋管内初始烧干干度随着质量流速的变化规律与均匀加热螺旋管恰好相反。     

非均匀加热条件下内插扭带管强化传热模拟分析

以水为工作介质,采用欧拉多相流模型和非平衡沸腾模型,当流速在0.3~0.7m·s^-1范围内、工作压力为4.5MPa、热流密度为2MW·m^-2时,数值模拟了内插扭带管和光管管内流动过冷沸腾传热。对比了两种管道的换热系数、气泡份额、流动速度、流场流线、固体组件温度和压降,分析了内插扭带管的综合性能。结果表明,与光管相比较,内插扭带管的换热系数提高约6%~90%,压降增大约200%~250%,得到流速在0.4~0.6m·s^-1范围内时内插扭带管的综合性能评价因子η为1.1~1.3。     

BOILING HEAT TRANSFER MECHANISMS IN A HORIZONTAL TUBE BUNDLE

The effect of thermal environment on boiling heat transfer performance in a section of a horizontal tube bundle was investigated using R-113 as the working fluid. The in-line tube bundle has five columns and 27 rows with a pitch-to-diameter ratio of 1.3. Heal transfer coefficients obtained from the instrumented tube in the tube bundle with only one tube heated while the other tubes remained unhealed and with all the lubes in the bundle heated are reported for a range of heat flux, pressure, mass flow rate, and quality. The results showed that heat transfer coefficient of a tube in a heated bundle is slightly higher than that in an unhealed bundle, with the variation of heat transfer coefficient decreasing as heat flux, mass flow rate, or pressure increased. It was also found that higher quality would tend to improve the heat transfer. However, the effect of quality disappeared as heat flux, mass flow rate, and pressure increased. Based on the experimental data, the mechanism of the heat transfer augment due to thermal environment was analyzed. It was proposed that fluid agitation and thin liquid film formation are two main factors for a heated bundle to have better transfer performance than an unhealed bundle,     

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。     

环形管环状流临界热负荷解析模型

根据环形管内流动与传热的特点,重新定义了环形管的水力直径和热周直径,基于圆管环状流CHF解析模型,得到了环形管内环状流临界热负荷解析模型。该模型可以预测环形管内沸腾两相流环状流时在不同加热方式下发生的临界热负荷,加热方式包括有内侧加热、外侧加热、两侧同时加热等。数值预测结果与文献数据比较表明本文的解析模型在P=0.57-15.01.MPa,G=198-3789.5 kgm-2s-1,xc=0.068-0.855,L/Dhe=19.3-539.5范围内预测良好。     

Influence of nucleation on the flow boiling heat transfer coefficient of a refrigerant mixture under varied heat flux conditions

The influence of nucleation on the flow boiling heat transfer coefficient of R-134a/R-290/R-600a refrigerant mixture is experimentally studied in a smooth horizontal tube of 12.7 mm diameter. The heat transfer coefficients are experimentally measured for stratified flow patterns under a varied heat flux condition; a condition found in the evaporator of refrigerators and deep freezers. The experiments are conducted in a counter-current heat exchanger test section. By regulating the flow rate and inlet temperature of acetone, which is the heating fluid flowing in the outer tube, a varied heat flux is provided to the refrigerant flowing in the inner tube. The refrigerant mass flow rate is fixed between 3 and 5 g s⁻¹ and its inlet temperature between −8.59 and 5.33°C, which corresponds to a pressure of 3.2 to 5 bar. The significance of nucleate boiling prevailing in the above-mentioned evaporators is highlighted. The experimental heat transfer coefficients are also compared with well known heat transfer correlations.     

高温吸热管内超临界CO2传热特性的数值模拟

研究超临界CO2在高温吸热管内的传热特性是将其应用于聚光太阳能热发电技术中的基础.本文对此进行了数值模拟研究,分析了流体温度、流动方向、系统压力、质量流率和热流密度对对流传热系数和Nu数的影响.结果表明:高温区(800—1050 K)的对流传热系数和Nu数受流动方向和系统压力的影响均很小,但都随着质量流率的增大以及热流密度的减小而明显增大;而随着流体温度的升高,对流传热系数近似线性增大,Nu数则近似线性减小.另外,本文研究发现在高温区可忽略浮升力对传热的影响,而由高热流密度引起的流动加速效应会明显恶化传热.最后,选取了八种管内超临界流体传热关联式与模拟结果进行对比,发现使用基于热物性修正的关联式对高温区传热数据预测的结果优于使用基于无量纲数修正的关联式得到的结果,且其中预测效果最优的关联式得到的计算结果与模拟结果之间的平均绝对相对偏差为8.1%.     

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.     

蒸气在倾斜细小直径圆管内的流动凝结换热特性

细小管内的流动凝结换热具有许多超常换热特性,经典的Ｎｕｓｓｅｌｔ分析方法已不能满足需要。在以往研究的基础上,本文进一步通过实验探析换热温差和蒸气流量对不同直径的细小管内流动凝结换热的影响。研究表明,管径越小,换热温差对凝结换热系数的影响程度越低;通过流量和倾角对凝结换热数的影响,分析了重力引发的流动分层和剪切力对凝结液的排除两种因素对细管传热强化的作用机制。本文的实验结果和用于常规尺度下的通用关联式对比表明,采用细管,管内的流动凝结换热得到无可置疑的强化