换热器的效能与熵产分析

本文给出了以进口冷热流体温度、热容量流比和传热单元数表示的顺流、逆流及两边混合的叉流换热器熵产数的分析表达式，研究了这三类换热器熵产数随热容量流比及传热单元数变化的规律，给出了由于不平衡流动和传热面积有限产生的熵产数的表达式。分析表明，在进、出口温度均匀条件下换热器效能与熵产数之间存在一一对应的关系，效能与熵产数一样，所表征的是换热器热力学第二定律的完善程度。     

多孔介质模型在管壳式换热器数值模拟中的应用

本文详细讨论了多孔介质模型在管壳式换热器数值模拟中的应用,开发了一套能自动生成多孔介质特性参数的通用程序。该程序主要基于三维交错网格及SIMPLE算法,然后运用该模型,采用改进的κ-ε模型和壁面函数法,对换热器壳侧的湍流流动进行了数值模拟。计算结果与换热器冷态实验结果符合良好,表明该模型和计算方法是切实可行的。     

多跨换热器传热管在静水中的阻尼特性

本文对多跨换热器传热管在静水中的结构阻尼与粘滞阻尼作了分析。通过求解带N—1个同心支承板的管子运动方程,导出计算挤压膜阻尼的公式. 为了验证理论分析结果,对四跨传热管在静水中的挤压膜阻尼进行了实验研究.得出挤压膜阻尼与支承板数、支承板厚度、管子—支承板管孔偏心率、以及管子—支承板间隙之间的关系.在分析实验结果的基础上,得出了计算传热管挤压膜阻尼的改进公式.     

污垢对换热器影响最小化策略研究

随着污垢在传热表面上积聚,传热热阻增加,传热效率降低;流道表面的粗糙度增加,摩擦系数增大,流体的流通截面积减小,引起流体流速增加,压力降增大.以污垢影响下换热器进出口流体属性的外在表现、流体流态参数作为分析对象,对计及污垢影响下的传热性能及管、壳程压降进行了分析及讨论,分析研究并确定了换热器污垢影响最小化策略,为工程师设计、操作换热器时降低污垢带来的负面影响提供理论依据.     

低温燃料贮箱热力学排气系统优化分析与性能研究

介绍了热力学排气系统(TVS)对于未来深空探测事业的重要意义,总结了TVS技术的研究进展。针对套管式换热器,以换热量、换热器内外管出口温差和排气侧压力损失为评价指标,进行多组变工况计算,给出了优化换热器性能的思路与方向。通过一维计算得到了TVS对低温液氢贮箱压力控制的作用效果,计算结果表明:地面工况下TVS能有效控制贮箱压力在设定范围内变化;而在微重力条件下,壁面滞留的液体导致贮箱压力低于控制下限,压力循环周期明显增长。     

氦液化器内纯化器实验与模拟研究

利用内纯化器实验平台,对氦氮混合气体及氦氧混合气体进行了纯化实验,根据实验结果计算出换热器UA随着压力及气体组分的变化,分析冷凝液膜的变化及对内纯化器换热性能的影响;建立全尺寸冷凝换热器模型,增加氦气-空气混合气体,进行模拟计算,得到管内外流体温度场分布,计算UA值的变化并与实验结果对比,进一步计算了管外流体Nu数、Pr数及Re数的变化,并和利用传热科伯因子法计算得到的Nu数相比较,发现在内纯化器冷凝换热器设计中存在的问题及改进的方向。     

三维快速多极边界元法分析地埋管群传热问题北大核心CSCD

基于三节点三角形线性单元,为克服单元跨叶子积分难题,将三维位势问题快速多极边界元法与几乎奇异积分的半解析算法相结合,实现了三维边界元法中几乎奇异积分的准确计算,该方法适用于U型地埋管薄体结构的换热分析.在制冷、制热两种工况下研究了U型地埋管壁厚对换热量的影响,并进一步分析了管群间的热相互作用.计算结果显示,当管壁导热系数一定时,管壁越厚,对管内流体和土壤之间的换热影响越大.当钻孔间距一定时,管群中埋管数量越多,热干扰现象越强烈,提高管群换热量的主要措施是降低管群间热干扰.因准确计算了几乎奇异积分,三维快速多极边界元法可以有效计算薄体和厚体耦合的三维热传导问题.该文方法和分析结果可为地埋管换热器系统的工程应用提供参考.     

铝基MOF合成及其在除湿换热器中的应用

提出一种铝基MOF的新型合成方式,用金属铝代替铝盐作为MOF铝离子来源,制备可直接涂覆于金属基表面的MOF浆料。经XRD表征浆料的主要成分为MIL-96(Al)和MIL-100(Al),该材料在20°C下吸附量可达到0.38 g/g。利用喷涂法制备MOF–金属基样片,样片动态吸附测试表明各相对湿度下吸附过程均与LDF模型良好拟合且相对湿度越高吸附速率越快;经50个吸附–脱附循环样片的吸水性能无衰减。制备MOF除湿换热器(MCHE)并分析了入口风速和热水温度的影响,在多个工况下MCHE均表现出优于硅胶除湿换热器2³倍的除湿能力。     

分流式微通道换热器的结构设计和性能优化

为满足电子电路、燃料电池、激光器等精密仪器及器件的持续高效散热需求,本文设计了一种基于冲击流动的分流式正弦型微通道换热器,传热效率更高,压降损失更小,加工工艺更简单。本研究主要通过热–流–固耦合的数值模拟方法,对比了微通道宽度、深度、形状及分流结构对换热器传热和流动特性的影响。模拟结果表明：带有8个分流通道的分流式正弦型微通道换热器的综合性能最好,微通道长、宽、深尺寸为30 mm×0.4 mm×2.5 mm,在冷却液流量为0.6 mL·s^-1时,总热阻为0.247^?C·W^-1。在实际工作中,换热器总热阻为0.395?C·W^-1,压降损失也较小,所得实验结果与模拟结果基本吻合,相比于预设计的换热器和大通道换热器,优化后的正弦型微通道换热器在传热和流动性能方面均获得了显著提升。     

冰浆流动换热特性的综述及模拟分析

综述冰浆输送过程和在换热器中的流动换热特性研究现状。目前对冰浆流动特性研究主要是为了解决输送冷流体过程中的压降、摩阻系数等问题,输送途径主要是直管、弯管,可控因变量包括含冰率、管道直径、冰浆粘度、流速、Re数等参数。此外,还对冰浆在水平直管中流动情况进行了数值模拟,提出了最值冰浆浓度和第一临界速度、第二临界速度等参数,并推测冰浆流动换热应从三段进行考虑。冰浆在换热器中的流动换热过程与管道输送相比,通道结构更复杂导致阻力损失变大、换热增强、相变程度大,同时还要考虑固体颗粒与流体之间的耦合作用,因此目前的研究主要停留在实验阶段,在实验基础上进行半经验公式的推导。基础性理论研究主要涉及两相流动、颗粒力学和相变潜热三方面。此外,对未来研究方向提出几点建议,尤其是应从微观颗粒受力和晶体结构角度探讨冰浆的流动换热情况,脱离原有单相流体研究方式,冰浆颗粒流动至少分三段研究。