小通道内液氮流动沸腾的可视化研究

通过高速CCD可视化实验,在气体表观速度0.01～26.5m/s,液体表观速度0.01～1.2m/s范围内,对内径为1.931mm垂直向上圆管内液氮流动沸腾的流型特性进行了研究.所观测的主要流型为:泡状流,弹状流,搅拌流和环状流.并绘制了流型图,发现环状流占了大部分的区域,干度大于0.15的区域基本上都是环状流.分析了流量对流型转变的影响,流量越大,相应的流型转变干度越低,而且流量大于820kg/m2s时,没有发现泡状流.通过与相同水力直径的空气-水的流型图比较,发现本文中的弹状流区域要小很多.通用的流型转变模型预测结果与实验结果相差较大.     

立式螺旋管内气液两相向下流动的流型及转变特性

本文对低压水-空气两相流动在立式螺旋管内向下流动的流型及其转变特性进行了实验和理论研究.流型的判定是用直接观察和电容探针法来进行的.根据实验结果系统地作出了曲率半径为114、228、475mm,管内径为19mm.的三种管圈的流型图;根据力平衡原理,从连续流动介质中不相溶离散相的形状变化及其运动的稳定性出发,建立了分散泡状流转变和环状流转变的理论模型,在实验基础上得到了半经验的转变判别方程.     

烧结电镀强浸润管壁结构强化R245fa流动沸腾特性的实验研究

实验研究了有机工质R245fa在内径为10 mm的不锈钢光管和烧结电镀多尺度镀层强化管内的流动沸腾传热特性。实验工况为：饱和压力0.6 MPa，质量流速189.3～708.14 kg·s^-1·m^-2，热流密度4.94～44.74 k W·m^-2，干度0.01～0.9。实验结果表明：实验条件下观测到分层流与环状流两种流型，发现管内多尺度强浸润镀层能够促进环状流的转变提前。与光管相比，烧结电镀多尺度镀层强化管具有明显的强化沸腾换热的效果，其传热强化因子平均为1.87，最大强化效果为3.15。随着热流密度以及干度的增大，传热强化因子先增加后降低。流型可视化对比发现，强化管壁面的强润湿性促进上壁面液相吸附以及快速再浸润，对流动沸腾换热具有积极作用。     

R134a卧式螺旋管内沸腾流型与阻力特性实验研究

在蒸发温度为5～15℃,热流密度范围为5～20 kW·m~(-2),工质质量流速变化范围为50～500kg·m~(-2)·s~(-1)和干度范围为0.01～0.9的条件下,对R134a在卧式螺旋管内的流动沸腾流型及阻力特性进行了实验研究。利用可视化技术对R134a在卧式螺旋管内的流动沸腾流型进行了观察分析,发现了两种新流型,对卧式螺旋管的上升段和下降段分别建立了流型图。获得了阻力特性的基础数据,通过对实验数据回归分析,发展了摩擦阻力系数计算关联式。     

水平二维内微肋管内凝结两相流流型图实验研究与解析

通过实验研究，从工程应用角度和流型转变控制机理考虑，本文将二维内微肋管水平内凝结流型分为三区即：环状流，分层流与间歇流。木文得到了以实验数据为依据的流型图和判断流型的判据．又得到了流型转变判据和流型图的解析解．该流型图与本文作者所做实验数据在±4％范围以内吻合．     

基于流动沸腾传热机理的分段式微通道结构优化研究

列车牵引变流器功率模块IGBT的散热问题近年来备受关注.本文以微通道内流动沸腾换热的"M"型曲线峰值点传热强化理论为依据,通过实验研究微通道长度和结构对冷板表面温度的影响,发现短通道能够有效控制通道内蒸汽干度水平,使得微通道冷板内以弹状流或薄膜环状流为主流流型,从而获得较高传热系数.在一定面积的冷板内设置短通道组合的分...     

扩缩型微通道内流体流动及传热特性数值分析

微通道内扩缩结构的布置,有利于诱发二次涡流,提高传热性能。基于单侧矩形肋微通道(MC-OSRR),提出了单侧矩形肋和空腔(MC-RR.RC)、单侧矩形肋和扰流柱(MC-RR.RPF)两种组合结构微通道优化模型。在验证数值方法有效性的基础上,以去离子水为流动介质,运用Fluent软件模拟研究了不同体积流量、壁面温度、进口温度条件下扩缩型微通道的流动与传热特性。结果表明,空腔和扰流柱结构的引入,能进一步诱发二次流,促进流动混合,低体积流量下有利于增强单侧矩形肋微通道整体性能;相比空腔结构,布置于通道中央的扰流柱结构对主流体的扰动更为剧烈,高体积流量下无法在控制阻力增加幅度的基础上强化单侧矩形肋微通道传热。     

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。     

微圆管内流动凝结换热的实验研究

本文对水平微圆管内凝结两相流流型进行了可视化观察,对流动和换热特性进行了实验研究。实验中只观察到 三种流型:柱塞状流、环状流和毛细泡状流。柱塞状流在质量小流量时才出现,流量较大时,流型以环状流和毛细泡状流 为主。实验的Nu数在某一Re数下具有最大值,而流动凝结的压降随Re数的增大单调增大。     

肋端间隙对微针肋热沉流体流动和传热的影响

本文针对微针肋顶端间隙诱导产生的加速流对流体流动和传热的影响，采用计算流体力学（CFD）模拟与分析软件进行了三维数值模拟。模型采用有限体积法离散、SIMPLEC算法进行层流计算。模拟结果表明，不同肋端间隙对针肋内部流体流动和传热特性有重要影响。在本文的模拟条件下，定流量和定泵功下的最优无量纲间隙（肋端州隙比肋茸径）分别...     

卧式螺旋管内汽液两相流不稳定性试验研究

本文在中、低压汽水试验台上对卧式螺旋管内汽液两相流动不稳定性进行了详细的试验研究，获得了各类脉动发生的界限及各主要参数对脉动的影响规律，并在无固次分析的基础上，给出了密度波脉动起始边界的预报关系式。     

卧式螺旋管内油－气两相流流型的研究

本文在两种不同尺寸的卧式螺旋管内进行了油－气两相流流型的实验研究，得到了流型图，并对各种流型之间的转变机理进行了讨论和分析，同时给出了各流型之间转变的准则关系式。     

垂直上升管内气液两相流流型鉴别研究

本文以低压空气一水作介质,进行了垂直上升管内气液两相流流型鉴别的实验研究;采用沿垂直管局部轴向压差信号及压差信号的统计分析并借助高速闪光观测仪进行可视化观察鉴别流型。实验结果发现,利用压差的时域信号和信号的功率谱密度函数（ＰＳＤ）,可以客观地判别垂直上升管内泡状、弹状和环状三种主要流型。     

有液滴卷吸时的环状流换热系数的预测模型

本文对垂直上升光管中环状流流动沸腾的理论模型进行了分析,以液膜紊流的动量方程和能量方程为基础,推导了环状流的数学模型,通过求解动量方程和能量方程,获得了流动沸腾换热系数的预测模型,并对该预测模型进行了数值求解,将预测的换热系数同实验值作了比较。     

水平微肋管内基于分层流流型的沸腾传热理论模型

本文提出了基于气液分层流的水平螺旋微肋管内沸腾传热理论预测模型。在模型建立过程中,采用了与开发微肋管冷凝分层流模型类似的理论处理方法。在气液分界面以上区域,相邻微肋之间的沟槽内的半月形液面形状取决于重力和表面张力之间的静力平衡关系,其中半月形液面中的薄液膜区域的传热特性由先前提出的薄液膜蒸发模型预测;分层流液体中的传热特性由Mori等建立的基于实验数据的关联式确定。将模型理论预测值与已由的四种不同结构的微肋管、三种有机工质下得到的实验数据进行了比较,结果表明,只要不发生管内部分烧涸现象,在Fr0<2.5时,理论预测值和实验数据符合得相当好。     

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。     

螺旋管内气液固三相流颗粒相分布规律

为了深入认识螺旋管多相流相分离现象,并为新型螺旋管除砂器设计提供指导,本文应用马尔文粒度仪,测量了螺旋管气水砂三相流底部水平段液膜中的颗粒浓度和粒度分布。研究表明:在泡状流和分层流条件下,螺旋管底部水平段可形成稳定的连续液膜流动;在宽广的气速范围内,液膜中的颗粒浓度分布规律均为内弯侧较低、外弯侧较高,说明螺旋管除砂器对于实际生产中流动工况的变化具有良好的适应性;泡状流中提高气速有利于分离;分层流中在中等气速条件下外弯侧颗粒浓度最大,中等气速是相分离的最佳操作工况。     

倾斜角度对流动沸腾换热影响的实验研究

本文对直管和螺旋管在不同倾角下的换热特性进行了实验研究和比较,获得了二者随着热流密度和质量流量变化时不同倾角下的平均换热系数.实验结果表明,倾角对直管和螺旋管的平均换热系数的影响都不大,不同倾角下平均换热系数最大差别对于直管约为10%,对于螺旋管则为20%.     

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。     

Two-phase flow boiling heat transfer of FC-72 in parallel micro-channels

Experimental research is performed on two-phase flow boiling heat transfer in micro-channels. FC-72 is used as the working fluid. In order to analyze the heat transfer mechanism during two-phase flow boiling, the dimensionless parameters, e.g., boiling number and convection number, are used, and the effect of these parameters on the heat transfer can be confirmed during flow boiling in the micro-channel. In addition, the transition criterion from bubbly/slug flow to annular flow is proposed from the modified Weber number. Based on the boiling heat transfer mechanism obtained from the experiments, a new correlation is proposed to predict the heat transfer coefficient. The new correlation predicts well the experimental results within a mean absolute error of 5.2%.