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。     

圆形液体浸没射流冲击核沸腾传热的实验研究

本文严格按照实验程序，系统地研究了核沸腾传热受射流速度大小、液体流动方向、喷嘴直径和液体过冷度等因素的影响。实验结果表明：核沸腾传热曲线随过冷度增加而向左移动，与其它因素无关。池核沸腾和冲击核沸腾曲线可用同一关联式表达。对高速射流冲击驻点的核沸腾曲线及其过冷度进行了修正，使前者向左移动，而后者增加。     

浮升力对管内水过冷流动沸腾传热特性的影响研究

基于已知的2087组水的过冷流动沸腾传热实验数据,通过努塞尔数(Nu)和格拉晓夫数(Gr)的关系探讨了不同流动方向和加热方式下浮升力对过冷流动沸腾传热性能的影响。对上壁面单边加热水平矩形管内过冷流动沸腾传热进行了实验研究。实验结果表明,向上的浮升力阻碍了气泡向流体中的扩散,使得传热恶化。在增加流速、增大压力和减小过冷度的条件下,Nu均随Gr增加,使过冷流动沸腾传热得到强化。     

卧式螺旋管内过冷沸腾起始点的实验研究

本文对卧式螺旋管内R134a过冷流动沸腾的起始点进行实验研究,根据壁面温度的变化规律判定过冷沸腾起始点。在热流密度逐渐增大的情况下,对过冷沸腾发生时相关参数的不同变化进行了研究,得到了过冷沸腾起始点上壁面过热度和热流密度随位置的变化规律。分析了入口参数对过冷沸腾起始点的热流密度的影响趋势。对实验数据进行回归分析,发展了适用于卧式螺旋管内过冷沸腾起始点热流密度的经验关联式。     

甲烷的池核沸腾传热实验研究

本文对饱和液体甲烷在0.12MPa下的池内核态沸腾传热进行了系统的实验研究,获得了相应的沸腾传热数据.对实验数据进行了详细的不确定度分析;将实验结果与现有的池核沸腾传热系数关联式进行比对,并在原有的关联式基础上进行改进,得到了适合甲烷的池核沸腾传热系数关联式.     

HFE-7100平行微通道流动沸腾实验

微通道流动沸腾冷却技术兼具相变潜热和微尺度效应的诸多优点,是解决微电子器件热致失效问题的重要方法之一. HFE-7100是一种安全环保的电子氟化液,特别适用于微电子器件的冷却.本文在水力直径为0.5 mm的矩形平行微通道内,对HFE-7100的流动沸腾传热和两相流动特性进行了实验研究,测量范围为常压下质量流率88.9—277.8 kg·m^–2·s^–1、入口过冷度20.5—35.5℃和有效热流密度12—279 kW·m^–2.本文分析了质量流率、入口过冷度、有效热流密度和干度对传热系数和压降的影响,发现在较低的入口过冷度下HFE-7100出现了沸腾迟滞现象,且增大入口过冷度和质量流率会延缓沸腾起始点的发生,且会提高传热系数和临界热流密度.两相压降受有效热流密度影响较大,且在定干度下不同质量流率的两相压降在塞状流和环状流阶段有明显差异.同时,通过观测两相流型,对流动沸腾传热现象进行了分析.本文还将两相压降实验数据与文献关联式预测值进行了对比,与Lockhart提出的关联式预测值偏差为19.6%.本文研究结果可为微电子器件散热设...     

高热流条件下过冷沸腾CHF试验及神经网络预测研究

本文试验研究了10～15 MW/m²高热流条件下过冷水流动沸腾的临界热流密度(CHF),并聚焦其预测方法。分析了热力学干度、质量流速和压力等参数对过冷沸腾CHF的影响。结果表明,随着热力学干度的增加,CHF近似线性降低。CHF随着质量流速增加而增加,但当靠近饱和点时,增加趋势逐渐减弱。在本文试验数据的基础上,搜集了文献中公开的实验数据,构建了高热流过冷沸腾CHF数据集(共709组),采用经验关联式和神经网络模型两种方法进行了预测,并定量评估了7个经验关联式和3个神经网络模型(BP,GA-BP和MEA-BP)的预测性能。结果显示,神经网络算法的预测性能相较于传统关联式有显著提升,其中,MEA-BP神经网络的预测效果最优,其平均绝对误差为15.61%,均方根误差为21.56%。     

过冷液体沿水平板受迫湍流时的膜沸腾传热

本文在前文分析的基础上,提出过冷液体沿水平板受迫湍流时膜沸腾传热的物理模型,建立起相应的数学模拟方法,对轸高流速和过冷度的平板湍流膜沸腾传热作了理论分析,并根据实验数据得到了可供实际工程应用的半经验传热计算式。     

偏滤器微纳表面冷却通道的过冷流动沸腾数值模拟

为模拟偏滤器水冷模块微纳米结构化表面的传热特性,结合微纳表面可视化微观观察实验数据,在现有气泡参数模型的基础上,对接触角、气泡脱离直径、气泡脱离频率、汽化核心密度等参数模型进行修改,提出可模拟微纳表面过冷流动沸腾传热效果的计算模型。用该模型对压力为4MPa、速度为10m·s-1、进口温度为423K的偏滤器水冷结构中的过冷流动沸腾进行计算,得到常规水冷通道与微纳表面水冷通道各结构的温度与气相体积分布。计算结果表明,微纳表面的平均传热系数提高约一倍;在无氧铜与铬锆铜的许用温度范围内,微纳表面通道偏滤器承受的稳态热流密度可达14MW·m-2。     

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。     

超临界水传热关联式预测传热恶化的评价

本文在较宽广的工况范围内收集、整理了垂直上升光管内超临界压力水的对流传热实验数据(包括传热恶化实验数据)以及超临界压力水传热的计算关联式。将收集到的传热关联式与传热恶化实验数据进行比较,进行误差分析。对传热关联式的形式分析后,对垂直上升管中传热实验数据进行拟合得到一个新的传热关联式并对其进行评价,效果较好。     

矩形微槽道饱和沸腾临界热流密度特性

对矩形微槽中的流动沸腾临界热流密度进行了实验研究。研究CHF随质量流速、进口过冷度和出口干度的增加而出现的变化趋势,以及槽道尺寸对CHF的影响。搭建试验平台,在不同槽道当量直径、较大范围的质量流速和不同进口过冷度条件下,获得以去离子水为工质两相沸腾传热的实验数据。由于常规尺寸槽道CHF预测关联式并不具有普遍性,所以提出了一个适用于微槽道饱和沸腾CHF的预测模型。并通过与该文以及参考文献中实验数据进行对比,验证了该模型的适用性。     

新型共沸混合工质HC170／FC116沸腾传热实验研究

实验测量了新型共沸混合工质HC170/FC116的池核沸腾传热特性.实验测量的加热面为紫铜表面,热流密度范围为50 kW/m2～300 kW/m2.同时实验结果与复叠温区常用制冷剂R503和R508B的传热性能进行了比较,发现新型共沸混合工质HC170/FC116的传热性能高于R508B.最后对实验数据回归得到了共沸混合工质传热系数计算关联式,此关联式的计算值与实验数据的偏差在士10%以内.     

共沸混合工质HFC23/FC116沸腾传热实验研究

实验测量了二元共沸混合工质HFC23/FC116的池核沸腾传热特性。实验测量的加热面为紫铜表面,热流密度范围为50kW/m~2～300kw/m~2。同时实验结果与复叠温区常用制冷剂HFC13和R503的传热性能进行了比较。最后通过对实验数据进行多元回归分析,得到了共沸混合工质传热系数计算关联式,此关联式的计算值与实验值的偏差在±10%以内。     

高热负荷下粉末多孔表面沸腾传热的分析与实验

本文在前文工作的基础上,对高热负荷下粉末多孔表面上的沸腾传热提出了微型热虹吸管蒸发段模型,进行了气液两相流动与传热分析,并根据实验数据建立了半经验传热关联式。     

环形狭缝中过冷沸腾空泡率的研究

以环形狭缝通道中流动沸腾传热的实验数据为初始条件,运用四阶龙格-库塔法对过冷沸腾空泡率的机理模型进行了数值求解,并对计算结果进行了分析。     

超声波对池沸腾换热影响

对不同超声强度和辐射距离条件下过冷池沸腾换热特性进行了实验研究.超声波有效强化了沸腾起始段换热,对高热流密度沸腾传热也有一定的强化作用.超声辐射距离越近,强度越大,强化传热效果越好.对单相对流和沸腾起始区传热,超声波强化传热机理为空化作用;高热流密度沸腾时超声波对强化传热的主要机理是声流作用.得到了传热实验关联式.     

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。     

管径与倾角对蒸汽-空气冷凝特性影响实验研究

对于轻水反应堆核电站,在发生反应堆失水事故情况下,大量的高温高压蒸汽喷放进入安全壳后,含空气的蒸汽冷凝是安全壳内重要的物理现象之一。先前的研究提出了若干实验关联式,它们包含了压力,浓度,壁面过冷度等热力参数对冷凝传热系数的影响。但是,目前仍缺少管径、倾角等几何参数对冷凝传热系数的影响研究。因此,本研究在压力0.15～1.6 MPa,过冷度30～120℃范围下开展了不同管径、倾角条件下含不凝性气体蒸汽冷凝传热的特性实验。对三种不同管径(19 mm、15 mm、12mm)五种不同倾角(0°、30°、45°、60°、90°)的传热管进行了传热特性分析。结果表明,随着管径的减小和倾角的降低,冷凝传热系数随之增加。基于本研究和国内外相关实验的2276个实验数据点,提出了一个包含管径和倾角的实验关联式,它在95%置信度下的误差在±15%以内。     

乙烷／丙烷混合工质流动沸腾传热研究

对乙烷、丙烷纯质及三种不同浓度比例的乙烷／丙烷二元混合物在内径为8mm的水平管内进行了饱和流动沸腾传热特性的实验研究,重点分析了热流密度、质量流量的变化对二元混合工质传热系数的影响。选用了4种专用于计算混合物流动换热的关联式,并与实验数据进行了比较,其中Gungor—Winterton and Thome关联式和Zou...