移液管热喷泉物理过程的研究

装有热水的移液管倒置且尖端朝上时会喷出热水形成喷泉,这是大学物理热学中直观展示气体受热膨胀的一个很好的实验.我们建立了一个傅立叶传热与等压膨胀相结合的模型分析其物理过程,并利用COMSOL软件搭建模型验证.实验上搭建一个半机械化的实验装置,对热喷泉的动态过程进行拍摄,得出了热喷泉高度与热水温度呈线性关系,实验结果与理论模型相符.     

超临界压力CO2在水平圆管内流动传热数值分析

采用SST k-w低雷诺数湍流模型对加热条件下超临界压力CO2在内径di=22.14 mm,加热长度Lh=2440 mm水平圆管内三维稳态流动与传热特性进行了数值计算.通过超临界CO2在水平圆管内的流动传热实验数据验证了数值模型的可靠性和准确性.首先,研究了超临界压力CO2在水平圆管内的流动传热特点,基于超临界CO2在类临界温度Tpc处发生类液-类气“相变”的假设,揭示了水平圆管顶母线和底母线区域不同的流动传热行为.然后,分析了热流密度qw和质量流速G对水平圆管内超临界压力CO2流动换热的影响,通过获取流体域内的物性分布、速度分布和湍流分布等详细信息,重点解释了不同热流密度qw和质量流速G下顶母线内壁温度Tw,i分布产生差异的传热机理,分析结果确定了类气膜厚度d、类气膜性质、轴向速度u和湍动能k是影响顶母线壁温分布差异的主要因素.研究结果可以为超临界压力CO2换热装置的优化设计和安全运行提供理论指导.     

浮升力和流动加速对超临界CO2管内流动传热影响

基于单相流体的概念,超临界流体的异常传热行为已经被研究很多年了,但是关于其流动传热机理仍没有统一的认识.本文通过理论分析和实验研究了超临界二氧化碳在竖直管内向上流动过程中,浮升力和流动加速效应对其流动结构和传热过程的影响.结果表明,没有确凿的实验证据表明超临界流体的异常传热行为是浮升力和流动加速直接导致的,存在的估计浮升力和流动加速效应准则均是在常物性流体的基础上,做了大量假设得出的,不同的研究者采用浮升力和流动加速准则分析超临界流体的传热恶化得出的结论不一致.最后,基于拟沸腾理论分析超临界流体的传热恶化过程,提出超临界沸腾数区分了超临界流体正常传热与恶化传热的转换边界,为超临界流体流动传热研究提供新思路,超临界沸腾数对建立用于不同技术的超临界流体动力循环的最佳运行条件具有重要意义.     

低温圆截面直肋结霜工况下的传热研究

通过对低温圆截面直肋在自然对流下的结霜研究,得出肋片在低温下的结霜特点和传热特性。空气相对湿度对结霜起主导作用,同一空气相对湿度下,霜层主要参数都在相仿的数值范围内变化。肋基温度对霜层生长的影响较小,但仍存在一种随着肋基温度的降低,结霜厚度随之增加的微弱趋势。随着空气相对湿度的增加,霜层厚度增大,但通过霜层的热通量和传热比反而增大,霜层物性对霜层的传热起决定性影响。     

热源塔热泵系统夏季工况优化运行实验研究

由于热源塔在冬夏季工况下的换热能力存在较大差异,按冬季工况设计的热源塔热泵系统,在夏季工况下运行时存在换热能力过剩的问题,影响系统性能。为解决上述问题,本文构建了热源塔热泵系统,实验研究了其冬夏季工况的性能差异。在此基础上,对夏季工况下的优化运行进行了实验研究,结果表明,通过调节空气和溶液流量,将热源塔的逼近度和冷幅分别控制在3.5℃和4.3℃,可使得系统性能系数由3.6提升至3.9,并对其节能机理进行了分析。     

R245fa水平管内流动沸腾特性的实验研究

实验研究R245fa在水平管内的流动沸腾传热特性,分析了不同饱和压力下质量流速、热流密度和入口干度对R245fa在水平管内的两相流动沸腾特性的影响。此外,将实验数据与预测关联式进行了对比,Fang(2017)关联式的预测结果较高,对R245fa在10 mm不锈钢管内沸腾换热具有较好的预测,研究结果对工程应用具有一定的指导意义。     

基于MATLAB仿真的浴缸水温控制策略分析

一个合理的加水策略,既能使浴缸中的水长时间保持恒定的舒适温度,又能尽可能节约水.综合考虑影响浴缸水温的各种因素,通过浴缸热传导模型和多目标规划模型,求解包含加水时间、流速等信息的最优加水策略.     

杏鲍菇热风干燥中热质传递的实验及模拟研究

杏鲍菇作为一种营养价值高、市场需求量大的典型食用菌,热风干燥是其主要加工方法。本文以干燥条件和切片厚度为实验变量,探究热风干燥中杏鲍菇切片的干燥特性(干基含水率、干燥速率)随时间的变化规律。考虑切片的收缩变形和热物性(导热系数、比热容)随含水率的变化关系,建立了热风干燥条件下杏鲍菇切片的热质耦合数值模型。结果表明：杏鲍菇切片的干燥速率随干燥温度的升高而增大,随切片厚度的增加而减小;杏鲍菇切片在对流干燥过程的收缩变形存在明显的非线性,尤其是在降速干燥阶段。并且,数值模型的预测结果与实验测试数据吻合良好,为准确预测杏鲍菇切片的热风干燥特性提供了依据,对菌类干燥工艺优化有重要的指导意义。     

温度对有机物传热影响的分子动力学模拟及微观机理研究

热导率是表征物质导热性能的一个重要物性参数.通过分子模拟从微观角度揭示有机物分子液体导热机理并计算热导率具有重要的理论意义和应用价值.通过非平衡态分子动力学模拟方法,分别模拟了庚烷、己醛、2-己酮和己醇在263～363 K的热传导过程并得到了热导率.4种有机物在263～363 K下热导率的计算值与实验值的相对平均偏差分别小于5.40%,5.46%,4.29%和7.80%,表明模拟结果与实验结果基本一致.热流分解和原子热路径的结果表明,对总热流有显著贡献的库仑相互作用项、范德华相互作用项和扭转角项都随着温度的升高而减小,这使得4种有机物的热导率随着温度的升高而降低.同时研究表明温度的升高增大了分子的原子振动,加速了分子运动,降低了模拟体系的质量密度.本文为温度对液体热传导影响提供了微观解释和理论依据.