微尺度水平单管内流动沸腾特性实验研究

对非共沸混合工质R134a/R32(75/25)在水平微尺度管道内的流动沸腾换热实验结果进行了分析和讨论,以探究微细通道内流动沸腾换热的主导机制。对影响其换热的多种因素(热流密度、质量流量和质量干度)进行了分析,实验得出,当质量干度较低时,热流密度和质量流量共同控制着微尺度管内的换热方式,当热流密度的影响占主导地位时,管道内的换热以核态沸腾为主;当质量流量的影响占主导地位时,管道内的换热以强制对流为主。     

R_(11)/R_(113)非共沸混合工质竖管内膜状凝结换热的研究

采用非共沸混合工质组成具有变温蒸发和冷凝过程热转换循环的热力学效果和节能潜力,已在能源界引起愈来愈大的兴趣。本文选择尚未研究过的R_(11)/R_(113)非共沸混合工质对竖管内全凝结换热过程进行了实验研究,通过微分方程组的无因次分析,导出了竖管内二元非共沸混合工质膜状凝结换热的特征量;对影响换热的因素和机理进行了分析探讨;提出了一个适用于各种组分R_(11)/R_(113)物系混合蒸汽凝结换热的通用准则方程。     

微细板翅与烧结多孔结构中对流换热实验研究

本文对水和空气流过4个微细板翅结构和1个烧结多孔结构中的对流换热进行了实验研究,并对其流动与对流换热性能进行了分析和比较。结果表明:在本文实验参数范围内,与空槽道相比,这4种微细板翅结构分别使水的对流换热系数增加10—24倍,分别使空气的对流换热增强了16~40倍;与相同孔隙率的烧结多孔结构相比,微细板翅结构中的流动阻力相近,而对流换热系数却增大。存在最优的微细板翅结构,其换热性能大大强于烧结多孔结构,而流动阻力更小。     

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。     

R32/R134a在微通道内流动沸腾特性

研究非共沸混合工质R32/R134a(质量比,25%/75%)在水平微尺度通道内流动沸腾换热规律。在各种工况下进行了非共沸混合工质R32/R134a在水平微尺度管道内流动沸腾换热的实验,考察了质量流量G、热流密度q、质量干度x对微尺度通道内流动沸腾换热系数的影响。研究表明:在热流密度、质量流量都较低的区域,对细管道,换热系数与热流密度的关联度较大;而对微管道,换热系数受影响的因素比较多,并在干度为0.6时出现"干涸"现象,使得换热系数急剧下降。在质量流量高的区域,对细管道,热流密度对换热系数的影响很小;而对微尺度管道,当干度为0.06时换热系数发生转变,随质量干度的增加先减小后增大,热流密度增大到一定的阶段后,换热系数不再随热流密度变化。     

过冷沸腾气泡行为的实验研究

本文采用拍摄速度为10000帧/秒的高速摄影仪对不锈钢箔表面的过冷沸腾现象进行了可视化实验研究。实验结果与用微液层模型理论预测的结果一致。高过冷度区域的沸腾换热机理主要是由气泡生长、消失过程中温度边界层的强制排除(所谓强制对流)引起的。气泡周期主要由等待时间构成,这在过冷度高的情况下尤为显著。对等热流密度换热面,微液层模型预测的气泡周期与实验值比较吻合。     

泡沫金属与板翅结构强化换热研究

本文对空气流过镍、铜材料泡沫金属结构和2种板翅结构的对流换热进行了实验研究.结果表明:在本文实验参数范围内,与空槽道相比,两种板翅结构分别使空气的对流换热系数增加了3～5倍和7～9倍;相同的实验条件下镍、铜材料的泡沫金属结构分别使空气的对流换热系数增加了9～11倍和10～12倍;与相近孔隙率的板翅结构相比,泡沫金属结构的流动阻力更大些.本文还对泡沫金属与板翅结构内的对流换热进行了数值模拟,得到较好的模拟结果.     

变物性参数对微通道内纳米流体强制对流换热的影响

对二维微通道内Al_2O_3-水纳米流体的强制对流换热进行了数值研究。主要研究纳米流体的变热物性参数、纳米粒子体积分数φ和Re数对纳米流体强制对流换热的影响。研究表明:在Re数和纳米颗粒体积分数φ一定时,变热物性参数纳米流体比定热物性参数纳米流体在微通道内的强制对流换热强。在Re数一定时,随着纳米粒子体积分数φ的增加,纳米流体换热性能增强。在纳米粒子体积分数φ一定时,随着Re数的增加,纳米流体的换热能力也随之增加。     

蒸发冷凝器在太阳能复合制冷系统中的仿真研究

基于EES软件,利用分布参数法建立蒸发冷凝器仿真计算模型,并实验验证模型的准确性,选取R236fa为工质,计算分析不同管长、管径、微肋等结构参数变化对蒸发冷凝器换热性能的影响。研究表明:蒸发冷凝器的结构参数对其换热性能影响较大,在文中的研究工况下,长度为7~9m,内管外径为9~11mm,外管内径为30~36mm时,蒸发冷凝器换热效果最优。另外,微肋管的齿高、螺旋角、齿顶角变化也会影响蒸发冷凝器的换热性能,换热量随着肋高和螺旋角的增大而增大,随着齿顶角的增大而减小,本研究可为下一步蒸发冷凝器的优化设计提供参考和理论依据。     

离心力场作用下多孔介质中强制对流换热的研究

对离心流化床中空气通过多孔物料层的强制对流换热进行了理论和实验研究。获得了气流和物料间强制对流换热的准则关联式。研究结果表明,在气流速度和温度梯度方向一致的条件下,强制对流换热比通常的边界层强制对流换热有所强化,其换热的准则关联式具有 Nu=CRePr的线性形式。从而验证了改变气流方向和热流密度矢量之间夹角可以强化换热的这一强化传热新原理。     

非共沸混合物分离过程热质传递模型研究

本文对R32/R125/R134a三元非共沸混合制冷剂在实现变组成容量控制的组成调节装置中的分离器即填料塔中的传热传质过程进行了理论分析,建立了初步的热质传递模型.对热质传递模型的计算结果进行了分析比较,说明本文建立的热质传递模型是合适正确的.     

NATURAL CONVECTION HEAT TRANSFER AROUND MICROFIN ARRAYS

Microfin arrays with fin heights of 100 and 200 μm are fabricated, and natural convection around microfin arrays on a vertical surface is experimentally investigated. Microfins are fabricated by DRIE in a bulk silicon wafer. The array spacing investigated ranges from 30–360 μm, and the temperature difference between the wall temperature of the microfin array and the ambient temperature varies from 20–80 K. For comparison, minifin arrays with a fin height of 1 mm are also tested. The heat loss through the backside of the arrays was avoided by a symmetric design of fin arrays on the vertical surface. The convective heat transfer coefficients are measured and compared with the existing heat transfer correlation for the microfin arrays. It turns out that the heat transfer correlation for macrofin arrays is inadequate for the accurate estimation of the heat transfer rate in microscale systems. In addition, microfin and minifin arrays are also tested on a horizontal surface to examine the orientation effect at small scales.     

R410A在水平内螺纹管中沸腾换热实验研究

对于非共沸混合制冷剂R410A在外径9.52mm、5mm的两种不同的几何参数的内螺纹的流动沸腾换热进行了实验研究,分析讨论了制冷剂质量流速、管外水流量变化、强化管的参数、强化管的压降对换热系数影响以及其机理。试验的结果表明:换热系数随着流量的增大而增大,管径的大小对换热系数的影响较大,在相同的流量下,9.52mm的换热系数比5mm的大到110%~230%,5mm管的压降比9.52mm的大200%~300%。     

板式蒸发器非共沸工质换热与压降研究

目前,针对单工质或近共沸工质的板式蒸发器研究已有开展,但对于非共沸工质的尚未见报道;本文结合实验 数据,欲将已有实验关联式推广到非共沸混合工质,经过比较发现,Hsieh的应用近共沸工质R410a的换热系数关联式 能很好的适应大温度滑移的混合工质,另外本文对摩擦压降关联式的系数经过适当的修正后也能应用于该工质。     

微尺度水平管内沸腾换热特性研究

对不同质量分数下非共沸混合工质(R134a/R32)在微尺度管道内的流动沸腾换热特性进行了比较和分析,阐述了热流密度、质量流量和质量干度对换热的影响。结果表明:热流密度对换热的影响随着质量流量的增加而愈加明显;在质量分数为75%/25%和65%/35%时,换热系数随着质量流量的增大而增大;而质量分数为85%/15%时,换热系数随质量流量的变化先增加后减小;随着质量干度的增加,换热系数在各质量分数下基本上都呈上升趋势。     

微细管碳纳米管悬浮液强制对流换热实验研究

测量了水平微细圆管内蒸馏水和不同质量浓度的水基多壁碳纳米管纳米流体在低雷诺数下的强制对流换热特性。实验结果表明,与蒸馏水相比,纳米流体的对流换热系数显著提高,且随质量浓度和管内雷诺数的增大而增大;并且研究了流体管内流动阻力特性,得到的泊肃叶数f·Re值随着雷诺数的变化不明显,但纳米流体的f·Re值要明显小于纯水。     

亚临界与超临界压力水在管内的对流传热与传质

本文对含有金属腐蚀物杂质的亚临界与超临界压力水在竖直加热圆管内的受迫对流与混合对流传热与传质进行了数值模拟，分析了变物性、浮升力以及压力等因素对管内对流传热与传质的影响。结果表明：浮升力使自下而上流过竖直加热圆管的对流传热和传质增强；在不同的温度条件下，超临界压力水的热物性对传热传质的影响有很大不同。     

太阳辐照对静止水面稳态蒸发的影响

针对低风速下静止水面的蒸发过程,考虑水面与气流的对流传热传质、水体对太阳能辐射的容积内光谱吸收及内部传热,建立分析太阳辐照作用的水面稳态蒸发模型.采用控制容积法结合蒙特卡洛法和谱带模型数值求解水体内部、表面、气流之间的能量传递与质交换.分析空气湿度、温度、流速及正逆温差下,太阳辐照强度对于水面蒸发的影响.结果表明,太阳辐照强度对低风速下静止水面蒸发的影响很大.     

Evaporation rates of droplet arrays in turbulent reacting flows

Studies of regularly ordered droplet arrays facilitate the analysis of local effects on evaporation rates. This work investigates, using Direct Numerical Simulations (DNS), the effects of droplet density and flow conditions on evaporation of kerosene droplets in inert and reactive convective environments. A novel model, coupling a mass conservative Level Set approach with the Ghost Fluid method, is used. The rates obtained from the DNS are compared to two evaporation models based on heat and mass transfer numbers commonly used for RANS methods and Large Eddy Simulations (LES). The results show that predictions of evaporation rates of dense sprays using these models has a limited success. The use of the 1/3-rule to calculate mixture properties results in underpredictions of the evaporation rates by around 20% to 50% in most of the cases studied. The models can only predict the DNS results accurately with errors lower than 2%, if the properties in the evaporation rate models are based on properties in the near field around the droplet. Further studies on the effects of turbulence on the evaporation process showed no evident correlation between the evaporation rates and the subgrid kinetic energy relating the effects of turbulence to vapour dispersion away from the droplet surface.