R600a喷雾冷却系统换热过程

以R600a压力式封闭系统喷雾冷却过程为研究对象,对其换热过程进行分析。对液滴撞击热面后的状态进行建模,分析了其运动状态。通过忽略液膜的对流换热,引入韦伯数来简化并修正雾滴与热源表面的对流换热系数关联式;借鉴二次成核理论,通过单位时间内,单位面积上覆盖的雾滴数量对核态沸腾换热系数关联式修正。通过上述分析,以对流换热和核态沸腾换热两种机理为中心,建立了新的换热系数关联式。通过与其他文献的关联式、实验测量值进行比较、不同工质进行比较、不同实验系统比较,发现该式预测值和实验测量值偏差在±20%以内,能够很好地预测压力式封闭系统喷雾冷却过程的换热系数。     

R600a喷雾冷却系统换热过程

以R600a压力式封闭系统喷雾冷却过程为研究对象,对其换热过程进行分析。对液滴撞击热面后的状态进行建模,分析了其运动状态。通过忽略液膜的对流换热,引入韦伯数来简化并修正雾滴与热源表面的对流换热系数关联式;借鉴二次成核理论,通过单位时间内,单位面积上覆盖的雾滴数量对核态沸腾换热系数关联式修正。通过上述分析,以对流换热和核态沸腾换热两种机理为中心,建立了新的换热系数关联式。通过与其他文献的关联式、实验测量值进行比较、不同工质进行比较、不同实验系统比较,发现该式预测值和实验测量值偏差在20%以内,能够很好地预测压力式封闭系统喷雾冷却过程的换热系数。     

甲烷的池内核态沸腾传热研究

本文针对0.15 MPa、0.2 MPa以及0.3 MPa三个压力下甲烷的池内核态沸腾进行了系统实验研究,得到了相应的甲烷核态沸腾传热数据,并将实验结果和现有的核态沸腾传热关联式进行对比,分析各个关联式对甲烷沸腾数据的拟合偏差和影响因素,结果表明McNelly和Labuntsov关联式的拟合结果最好,偏差均在5%以内。同时所有由制冷剂数据得到的沸腾关联式均可较好的拟合出甲烷沸腾换热系数的变化趋势,除Nishikawa关联式外其余偏差均小于30%,而对于Nishikawa关联式,仅仅改变其常数项即可得到较好的拟合结果。从传热关联式的拟合情况来看,甲烷与常规制冷剂的沸腾传热特性没有本质差异。     

超亲水多孔表面制备及其池沸腾换热研究

采用电沉积法制备了纳米级树枝状结构与微米级孔穴结构复合的多孔表面,分析了电镀时间对多孔表面结构的影响,制备的多孔表面孔隙率最高可达94.4%,且具有超亲水特性。建立了多孔表面的去离子水池沸腾换热实验系统,对比研究了多孔表面与平表面的池沸腾换热性能,结果表明,多孔表面的临界热流密度239 W/cm~2,最高对流换热系数5.9W/(cm~2K),分别比平表面提高了100%和120%。     

以R22为冷却介质的机载闭式喷雾冷却传热性能关联式研究

以机载应用为研究背景,搭建了使用R22的闭式喷雾冷却实验系统,考察了加热表面在介质沸腾状态和临界失效状态的传热性能,为机载高热流密度武器热管理系统的设计提供参考。定义了表征液滴撞击、液膜流动、蒸发换热和沸腾换热的无量纲数,分别为雷诺数Re、韦伯数We、雅可比数Ja和无量纲温度ε,并给出了适用于沸腾换热和临界后失效状态的传热性能关联式,关联式结构简单,实验值与拟合值的相对误差均在±15%以内,满足航空工程设计计算要求。拟合过程中分析了各无量纲数对关联式精度的影响,得出在沸腾换热阶段,韦伯数We的影响不可忽略;雅可比数Ja较之无量纲温度ε更适合用来反映沸腾换热阶段流体和表面的温度变化;在过临界失效阶段主要影响传热性能的是韦伯数We。     

大长径比竖管沸腾换热特性实验研究

采用AP1000稳压器电加热元件开展大长径比管束沸腾换热特性实验研究。实验热流密度范围为30~270kW/m~2,以去离子水为工质,在常压下进行实验。实验结果表明:管程高度与热流密度对换热系数均有影响,沸腾换热性能与管壁表面附近流型有一定对应关系。分析了不同热流密度下壁温的沿程变化,拟合了局部沸腾换热系数随热流密度及管程高度的关联式。     

T型结构机械加工强化表面的沸腾传热分析与实验

一、前言 机械加工沸腾传热强化表面日益广泛地应用于制冷、化工、新能源开发和节能的换热装置中.由于现有的大多数机械加工强化表面都是采用切削、挤压等方法制成,几何形状很不规则,给机理分析和最佳尺寸的研究带来很大困难。文献中现有的机械加工强化表面,特别是T型结构机械加工强化表面的传热分析、关联式和结构尺寸的优化研究很少。因此,探求机械加工强化表面沸腾传热机理和最佳表面结构尺寸成了当务之急.     

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。     

纯工质池内核沸腾关联式的评价

对池核沸腾换热关联式的研究是一个重要方领域。由于影响沸腾换热的因素比较多,在总结关联式时不能将所有影响因素全部包括。因此现有的关联式的适用范围和精度都还有待于进一步提高。收集了国内外公开发表或现场经常应用的池内沸腾换热系数计算公式。通过对其分析与比较,阐明了公式的适用范围,为准确估算不同工质的池内沸腾换热系数提供了依据。     

二氧化碳管内沸腾换热系数关联式的分析

了解管内流动沸腾特性并准确地预测出其换热系数,对设计紧凑、高效的CO2蒸发换热器有着至关重要的作用.文中分析了几个国内外已公开发表的换热关联式,并将预测结果与实验数据进行对比和误差分析,比较后发现Yoon2004、Jung关联式的预测精度相对较高,但各关联式对干涸后的换热系数预测普遍有较大偏差,有待进一步的改进.     

硼酸浓度及热面倾角对沸腾换热影响的实验研究

基于搭建的加热面倾斜可调式沸腾传热实验装置,通过对比蒸馏水沸腾换热实验与实验关联式,在验证实验装置及测量方法可靠性的基础上,对不同浓度硼酸溶液在不同加热面倾斜角下的沸腾换热特性进行了实验研究和比较,获得了硼酸浓度和加热面倾斜角变化时的平均换热系数。实验结果表明,对于浓度为1.3~9.5 g/kg的硼酸溶液,换热系数随着浓度的增加而增大,但是达到5 5 g/kg后趋于平缓;相同浓度时不同倾斜角下平均换热系数最大相差8%。     

高浓度润滑油对泡沫金属池沸腾特性的影响

实验研究了高油浓度的制冷剂/油混合物在泡沫金属加热表面池沸腾换热特性。使用三种泡沫铜作为加热表面,其参数分别为10ppi/90%孔隙率、10 ppi/95%孔隙率和30 ppi/98%孔隙率,厚度均为10 mm。制冷剂为R113,润滑油为VG68,油浓度为0%～40%。实验结果表明,泡沫金属总是强化池沸腾换热,换热系数最多提高450%;润滑油恶化制冷剂在泡沫金属加热表面池沸腾换热,换热系数最多降低90%。开发了高油浓度的制冷剂/油混合物在泡沫金属加热表面池沸腾换热关联式,预测值与95%的实验值误差在±30%以内。     

再循环重力供液蒸发器管内换热性能预测

为了找出适用于再循环重力供液蒸发器管内强制对流沸腾换热系数的关系式,通过对以R404A为制冷剂的重力供液实验台的研究,编程计算出J.Chawla关系式及Shah关联式对重力供液沸腾换热系数进行预测值。与实验结果比较可知:J.Chawla关系式在较低温度下较接近于实验值,Shah关联式在较高的温度下可以对实验值进行预测,两种关系式相结合的方法就可以较好对重力供液蒸发器管内沸腾换热进行预测。     

R134a/R125混合工质管外沸腾换热特性研究

对水平管外纯R134a和三种不同浓度的R134a/R125混合工质池沸腾换热性能进行了试验研究。在试验研究的基础上对二元混合工质的沸腾换热进行理论分析,并提出了二元混合工质的沸腾换热预测关联式。在实验范围内,实验值与预测值的最大偏差不超过±20%,可以满足工程应用的需要。     

电场作用下矩形肋表面汽泡运动规律研究

通过电场加强热交换的方法属于有源强化方法,而改变加热面结构属于无源强化方法。以往研究者的研究侧重于光滑表面、加热管或加热线表面。在光滑表面增加肋结构,可以产生所谓的"场陷效应",处于不同位置的汽泡所受电场力的大小和方向均不相同,因此电场强化沸腾换热原理也与光滑表面的情况不同。本文将有源技术与无源技术相结合,首先通过实验方法研究了电场作用下处于肋底部和肋上部的汽泡的运动规律,然后通过数值计算方法从汽泡受力角度分析处于不同肋高位置时汽泡的受力情况,进而得出汽泡运动规律,理论计算结果与实验观察到的现象能够很好地吻合,此研究对深入理解电场强化换热技术有重要的意义。     

流体在微多孔介质内对流换热实验研究

本文对空气流过烧结微多孔介质内部对流换热进行了实验研究,分析了不同颗粒直径下对流换热努谢尔特数随流量的变化.结果表明:当颗粒直径为200～40μm时,实验得到的对流换热努谢尔特数与已有研究结果符合很好;当颗粒直径为20μm和10 μm时,实验结果略小于已有研究结果,说明空气在微多孔介质中的对流换热需要考虑微尺度效应的影响.同时,根据实验结果给出了微多孔介质内对流换热努谢尔特数与雷诺数的经验关联式,并提出了考虑努森数的修正关联式.     

竖直环形通道内液氮自然循环沸腾可视化实验研究

采用基于高速摄像手段的可视化方法研究了竖直环形通道内的液氮自然循环沸腾过程,建立了汽泡脱离直径及汽泡脱离频率的实验关联式,以新建方程结合双流体模型进行了数值计算。与实验数据的对比表明,建立的实验关联式对于液氮自然循环沸腾过程中的汽泡脱离直径及汽泡脱离频率具有很好的预测精度。     

流体横掠微针肋阵列热沉的阻力特性

本文以去离子水作为冷却工质,研究了在低Re下流体横向冲刷微针肋阵列时的阻力特性,所用微针肋阵列肋高200μm,直径120μm,为转置正方形叉排结构.实验结果与可利用关联式的对比表明,现存宏观尺度上的关联式不能很好地预测流体横掠微针肋阵列热沉的阻力特性,特别是在Re大于140时,实验结果要高于关联式预测值.     

电场作用下锥翅表面强化池沸腾换热的介观数值方法

采用耦合电场模型的相变格子Boltzmann模型,数值研究了电场作用下锥翅结构表面的饱和池沸腾换热.为了定量分析电场对锥翅结构表面沸腾换热影响的机理,首先在无电场作用下对比调查了平滑表面和锥翅表面的沸腾换热现象.发现锥翅结构在核态沸腾阶段有更多的成核点,沸腾换热性能增强,临界热流密度(critical heat flux,CHF)提高.而在过渡沸腾阶段以及膜态沸腾阶段,由于锥翅结构增加了锥翅表面流体的流动阻力,阻碍了气液交换,换热性能低于平滑表面.基于以上发现,通过对锥翅表面池沸腾过程施加电场,进一步强化了锥翅表面沸腾换热.结果表明,在起始核态沸腾阶段,电场的存在稍微延后了气泡开始成核时间,气泡尺寸减小,沸腾轻微被抑制;充分核态沸腾阶段,由于电场力的作用以及电场与锥翅结构协同表现出的尖端效应,阻止了加热表面干斑的扩散和蔓延,促进沸腾换热;过渡沸腾以及膜态沸腾阶段,尖端效应更加明显,逐渐增大的电场强度使沸腾在更高过热度下处于核态沸腾状态,沸腾换热性能大幅度提高,且CHF逐渐提高.     

液氮流动沸腾换热研究综述

作为一种优良的低温冷却剂,液氮在航天、电子工业、超导磁体和超导电缆冷却及低温生物医疗等领域应用广泛。在这些应用中,准确预测液氮的流动沸腾换热特性对于系统设计和安全运行十分重要。该文主要介绍了液氮流动沸腾换热的特点,对已有的实验和数值模拟结果进行了归纳;并比较了四个液氮流动沸腾换热计算关联式的预测情况,以及关联式中干度、质量流量、热流密度和压力对换热系数的影响;指出了有待进一步研究的课题。