单向开缝翅片管换热器传热与阻力特性试验研究

通过模化试验研究了翅片间距对单向开缝翅片管换热器翅片侧流动、传热特性的影响。结果表明:在翅片间距为2.1～2.5mm范围内,当Re<2700时,减小翅片间距能提高单向开缝翅片管换热器的传热性能,当Re>2700时,增大翅片间距能提高其传热性能;单向开缝翅片管换热器翅片侧的阻力随翅片间距的增大而减小;增大翅片间距能提高单向开缝翅片管换热器的综合性能。     

空调蒸发器用管翅式换热器开缝翅片的数值设计

通过三维层流数值模拟,与平片计算结果对比,设计了适用于低流速和Re数(迎面风速1-3 m／s,对应Re数 901-2702)下的空调蒸发器用管翅式换热器的开缝翅片形式。研究表明:在上述迎面风速和Re数范围内,开缝翅片性能曲线和平片性能曲线不可避免地有一个交叉点,对应Re数称为转折Re数,在交叉点前的速度和Re数范围内,平片换热器的综合性能优于开缝翅片,而在高于转折Re数后,随着迎面风速的增大,开缝翅片的综合换热性能将越来越优于平片;依据“前疏后密”原则适当减少开缝翅片换热器开缝的条数,可以有效降低转折Re数,并显著改善低流速和Re数下换热器的综合性能。另外,再次验证了场协同理论-温度场和速度场的协同性与换热器换热量间的必然联系。     

侧置三角小翼的管翅式换热器特性研究

通过三维数值模拟,对侧置三角小翼纵向涡发生器的顺排和叉排管翅式换热器的流动和传热特性进行了研究。结果表明:在研究的Re数范围内,采用侧置三角小翼措施后,无论对顺排还是叉排管翅式换热器,其换热增强的比例均大于阻力增大的比例;在低Re数时,采用该强化措施的结构比高Re数时具有更优的换热和阻力综合性能。侧置三角小翼强化换热的内在机理可以归结为改善了温度场和速度场的协同性,即减小了速度和温度梯度间的夹角。     

涡产生器形状对圆管管翅式换热器传热及阻力的影响

为了研究涡产生器形状对圆管管翅式换热器传热及阻力的影响,本文采用数值模拟的方法分析了具有相同底边长度及相同面积的三角形、矩形及梯形涡产生器对换热器传热及阻力性能的影响。结果表明,在相同Re数下,与平直翅片换热器相比,安装三角形涡产生器,Nu和f都增大的最多,安装矩形涡产生器,Nu和f都增加的最少。并且本文以强化传热因子JF作为评价准则,得出三角形涡产生器能够使换热器获得较优的综合强化传热效果。     

扁平管交错蛇形短翅片强化传热的研究

针对火电空冷凝汽器采用的扁平管蛇形翅片长度较大,空气在翅片间流动对强化传热的效果受到边界层发展抑制的缺陷,根据锯齿翅片通过破坏边界层发展强化传热的思想,提出一种扁平管交错蛇形短翅片结构。实验结果表明,扁平管交错蛇形短翅片的传热性能优于原有结构,在不同雷诺数Re范围,努塞尔数Nu增加了1.4%～16%;同时空气侧流动阻力也明显增加,摩擦系数f增加了18%～45%。由综合评价指标PEC也可以得到,扁平管交错蛇形翅片有效地强化了空气侧的换热。     

高温下板翅式回热器翅片性能的试验研究

本文针对微型燃气轮机的板翅式回热器进行高温试验研究。采用等雷诺数法对回热器在600℃高温下进行了传热与阻力性能试验。通过测量冷热两侧的工质流量、进出口温度及进出口压力,得到各工况下回热度、压损及雷诺数(Re)等热力参数。得到该型式翅片表面的强迫对流换热准则关联式,并拟合了传热因子j、阻力因子f和性能综合评价指标PEC与Re的准则关联式,研究发现换热系数随Re的增大而增大,j因子受Re的影响较小,f因子受工质压力的影响较为明显,拟合关联式时应考虑这种影响。同时发现,随着Re的增大,冷热两侧性能综合评价指标均增大。     

套片式翅片管换热器传热与空气流动阻力性能试验研究

为了研究改变翅片材料对套片式翅片管换热器性能的影响,分别对采用铝翅片和黄铜翅片的套片式翅片管换热器(结构参数基本相同)进行传热特性与空气流动阻力特性的试验。试验得到了试件在一系列试验工况下的传热数据与管外空气流动阻力数据,通过计算得出了相应的传热准则关系式与管外空气流动阻力准则关系式,绘制了传热系数和管外空气流动阻力的有关图线。结果表明:黄铜翅片套片式换热器与铝翅片套片式换热器相比,换热性能优势明显,其原因主要是铝材比铜材软,与铜管胀接后的接触热阻大,因此换热性能更弱。     

带纵向涡发生器的椭圆管翅片换热器数值分析

对带纵向涡发生器的椭圆管翅片换热器和圆管翅片换热器的空气侧表面的换热和流动特性进行了三维数值模拟.结果表明,在模拟的流速范围内,与圆管翅片换热器相比,带纵向涡发生器的椭圆管翅片换热器的换热效果Num平均强化了32.4%,其综合换热性能(Nu/f)提高了28.93%,明显好于圆管翅片换热器.纵向涡强化换热的内在机理可以用场协同原理进行解释,它改善了速度场和温度场的协同,使全场的速度和温度梯度之间的夹角减小.     

椭圆形和圆形翅片管流动与传热的数值研究

对椭圆管椭圆翅片间的流动与传热规律进行了三维数值研究,分析了不同翅片间距、迎面风速对表面换热系数和流动阻力的影响;与具有相同结构参数(相同的基管当量直径和翅片厚度、表面积)的圆管圆翅片进行比较表明,在相同条件下,两者的表面换热系数相差不大,但椭圆管椭圆翅片间流动阻力却有明显的减小.场协同分析表明,翅片迎风侧的换热要优于背风侧;通过适当增加迎风侧翅片面积,减小背风侧翅片面积,可以在强化换热的同时,减小流动阻力.     

空气横掠错排板簇换热与阻力特性的试验研究

本文采用萘升华质-热比拟技术,对锯齿形翅片的二维模型-错排板簇的换热与阻力特性进行了试验研究.试验表明在充分发展区,当Re数在1500至8800范围内,不同板长时的板簇换热与阻力综合指标i/f值与Re数的关系几乎相同.此外,还得到了板簇无因次板长L/D_h和Re数的传质(热)准则式.     

对称性和热学

试图探索一条不同于传统做法的、概括和表述热学基本定律的途径,从理论上,把热学置于对称性原理的基础之上,加以概括和解释。     

热机与生态环境

本文通过对热机排出的废气对生态环境的污染，警示人们注意科学技术的负面效应。     

非相邻冷热源间强化传热新技术--热环的研究

热环是泵或风机驱动的动力型分离式热管的简称,它为解决非相邻冷热源间的强化传热问题提供了一种较理想的解决办法。本文对热环的循环工质、驱动方式、性能系数进行了初步理论分析,并对气相驱动方案进行了验证性实验。最后,对热环与非分离式热管、重力型分离式热管、水回路方法在非相邻冷热源间热量传递中的应用特点进行了比较分析     

纳米流体振荡热管内部流动和传热特性

本文以纳米流体和去离子水的振荡热管作为研究对象,通过实验的方法,运用可视化的加热与观测手段,对比纳米流体和去离子水振荡热管的内部工质流型和冷热端温差,发现纳米颗粒体积浓度达到一定浓度后,相对于去离子水,纳米流体可以降低振荡热管的下极限热流,提高上极限热流,而后者足利用纳米流体为工质改进振荡热管性能主要特点,内在物理实质是纳米流体具有明显不同的流型转变.     

高功率脉动热管的流动和传热特性

在毛细滞后阻力方面,改进了所建立的高功率脉动热管的模型,进一步研究了脉动热管的流动和传热特性.根据控制体进出口液体容积流率的变化和流型的环状流特点,提出了确定毛细滞后阻力的新方法,关联了脉动热管的充液率、传递的功率大小、流速等参数之间的耦合关系,从而进一步说明了显热和潜热贡献的转换关系和传热特性.结果表明,工质的流速主要受毛细管管径、加热段的热流密度、传递的功率大小等影响较大,受毛细管长度的影响较小;总传热量中显热传热量仍占大部分.     

对流换热过程的热力学优化与传热优化

为了进一步明确对流换热过程中热力学优化与传热优化之间的差异,本文分别利用熵产最小原理、(火积)耗散极值原理针对两种边界条件下的对流换热问题进行分析,讨论熵产,(火积)耗散与有用能损失以及对流换热能力之间的关系.结果表明:熵产最小意味着系统的有用能损失最小,但并不反映系统的对流换热能力的强弱;而(火积)耗散取极值意味着系统的对流换热能力最强,但与系统的有用能损失不存在对应关系.因此,对于将降低有用能损失作为优化目标的换热问题应采用熵产最小原理进行分析;而对于需要将提高换热能力作为优化目标的对流换热问题应采用(火积)耗散极值原理进行分析.     

纳米流体脉动热管的流动与传热性能研究

建立了纳米流体脉动热管的分析模型,将相变传热项合理引入了汽塞能量微分方程;液塞动量方程中考虑了剪切力的影响;纳米流体的物性采用了当量处理方法.采用数值迭代方法进行了求解,得到了汽塞压力、温度、质量的变化波形,分析了波形的频率,进而解释了初始条件、重力等对脉动热管的流动与传热影响的机理.     

平板脉动热管的流动和传热特性研究

平板脉动热管是一种新型、高效的传热元件,在电子元器件的冷却领域具有广阔的应用前景.本文对正方形截面的平板角管脉动热管建立了稳态运行的物理和数学模型.铜一丙酮热管的计算结果表明,加热功率、冷却段长度、充液率等因素对管内液塞运动速度和热管的热性能的影响较大;热管的当量水力直径越小,其热阻越大,计算所得的热管热阻在0.01～0.1 K/W之间.     

入口高度和热流对太阳能热烟囱系统内流动换热的影响

对从太阳能热烟囱系统抽象出的流动和换热模型进行了数值模拟.数值结果表明,随着底部加热热流密度的增加,系统内的空气流量增加;当集热棚高度变化时,流经系统的空气流量和系统出力存在最大值;在本文计算采用的几何和物理条件下,入口高度约为20 m时系统的空气流量取得最大值;系统内部的压力差随着集热棚高度的增加而减小.     

吸收式热泵降膜吸收过程传热传质理论分析及实验关联

本文对吸收式热泵的降膜吸收过程中动量、能量及质量传递进行了较全面的理论分析，建立了变膜厚降膜吸收数学模型，揭示了吸收过程中热量、动量、质量传递过程间的相互作用关系并提出以ＰＥ数为核心的凝结式降膜吸收理论。依据该理论，成功地对降膜吸收过程传热实验数据进行关联，获得了实用传热计算的无因次准则公式。