压力循环流化床中的传热研究

本文从理论与试验上研究压力循环流化床中床－壁面传热系数的变化规律。对常压循环流化床中的传热模型进行修正，发展了压力循环流化床中的传热模型。试验测试了床内传热系数随床内固体颗粒浓度、颗粒径和运行风速的变化规律。提出计算床－壁面传热系数的无量纲经验公式。     

非均匀布风对流化床埋管换热特性的影响

非均匀布风对流化床埋管换热特性有一定的影响,埋管的对流换热系数不仅是埋管所处换热区流化速度的函数,而且与相邻的流动区流化速度有一定关系。本文通过试验研究了埋管换热系数同换热区以及流动区流化速度之间的关系：换热系数变化的趋势及数值的大小与鼓泡床有明显不同,较大的流动区流化速度（６．０ｕｍｆ～２４．０ｕｍｆ）直接影响换热区埋管的换热系数,换热系数同流化速度之间较为平缓的关系便于利用埋管进行非均匀布风流化床中浓相床区温度的调整与控制。     

循环流化床膜式壁传热试验与模型

本文研究循环流化中膜式壁的传热规律．采用电加热膜式壁传热测量元件试验研究了固体颗粒悬浮密度，膜式壁传热测板长度和空截面流化气速对传热系数的影响．对颗粒团壁面更新传热模型中的重要参数颗粒团壁面覆盖率进行探讨，提出适宜于循环流化床密相区和稀相区中的K、Y值．     

内螺纹强化管传热和阻力特性

本文提供了7个内径为15.54mm的内螺纹粗糙管单相流动的传热和阻力数据,为当前商用粗糙管常用尺寸提供了一系列新的内部强化数据.螺纹管结构参数为螺纹数(18～45),螺旋角(25°～45°)、螺纹高(0.33mm至0.55 mm).测试管由于螺纹处流动分离及表面积的显著增加而得到强化.测试数据范围为5.08≤Pr≤6.29.利用两种关联式来预测不同几何变量和雷诺数下St和摩擦系数.多重回归传热关联式的平均差分别为2.9%和3.8%.传热和摩擦关联式基于粗糙表面热量-动量传输比拟,标准差为分别是1.4%和5.4%.关联式能够合理地预测商用螺纹粗糙管的传热和摩擦.     

EXPERIMENTAL STUDY OF THE HEAT TRANSFER CHARACTERISTICS OF A TWO-PHASE DOUBLE-LOOP THERMOSYPHON

An experimental study is presented for the heat transfer characteristics of a rectangular, two-phase, double-loop thermosyphon with water-steam as the working fluid. The evaporator was installed in the middle branch and shared by the two condensers. Local temperature measurements of the core fluid and the wall were made, and the overall heat transfer coefficients of the evaporator, the condensers, and the loop system were obtained and correlated in terms of the fluid properties, heat flux conditions, and the liquid charge level V⁺. Results show that the overall heat transfer coefficients increase with decreasing V⁺ and increasing heat flux. The heat transfer performance of the entire system can be viewed as a parallel combination of the thermal resistances of the evaporator and two condensers. Results also confirm the previous findings that if the liquid charge level is below the fractional volume of the bottom connecting tubes, an overheat phenomenon will take place.     

波纹管管内层流流动和换热规律的实验研究及数值模拟

波纹管是近几年来被广泛采用的一种强化换热元件,对其管内的流动和换热规律进行研究具有十分重要的意义。本文通过实验和数值模拟的方法,对三种不同尺寸(φ=19 mm、25 mm、32 mm)的波纹管层流流动和换热进行了研究,发现存在一个临界的Re数,当Re数小于临界值时波纹管的换热性能不及对应的光管,随着Re数的增加,波纹管换热性能逐渐改善。     

水平管内环状流动核态沸腾换热模型

本文在已有的池和外掠平板核态沸腾机理研究的基础上,提出了系统的水平管内饱和流 动核态沸腾理论,建立了水平管内环状流下流动核态沸腾换热的组合模型,并对该模型进行了简化 和数值求解。最后,将计算结果与ＨＦＣ－１３４ａ实验数据进行了比较;结果表明二者一致性较好。     

水平微肋管内蒸发及冷凝换热性能研究

为了研究微肋管结构尺寸及工况等对管内流动蒸发及冷凝性能的影响,对3根管外径为9．52 mm和2根外径为7 mm的微肋管进行了蒸发及冷凝实验,所用工质为R22．所选工况为,45℃冷凝温度,30-45℃的入口过热度, 2℃的出口过冷度,7℃蒸发温度,15％-20％的入口干度,5-6℃的出口过热度,实验中质量流速变化范围为90-500 kgm-2s-1。获得了换热性能随质量流速的变化,讨论了微肋结构尺寸对蒸发换热和冷凝换热性能的影响。     

螺旋内肋管内对流换热的三维数值模拟

针对螺旋内肋管内壁面结构复杂的特点,发展了一种新的网格划分方法,采用结构化的六面体网格,提高计算精度的同时又可节省计算量。应用Fluent软件对螺旋内肋管内的湍流流动和换热进行了三维数值模拟,数值模拟结果与Jensen等人的实验数据吻合良好。在其他参数相同的条件下对矩形、三角形、半圆形三种顶端外形轮廓的肋片性能进行了数值分析比较。     

环形管环状流临界热负荷解析模型

根据环形管内流动与传热的特点,重新定义了环形管的水力直径和热周直径,基于圆管环状流CHF解析模型,得到了环形管内环状流临界热负荷解析模型。该模型可以预测环形管内沸腾两相流环状流时在不同加热方式下发生的临界热负荷,加热方式包括有内侧加热、外侧加热、两侧同时加热等。数值预测结果与文献数据比较表明本文的解析模型在P=0.57-15.01.MPa,G=198-3789.5 kgm-2s-1,xc=0.068-0.855,L/Dhe=19.3-539.5范围内预测良好。     

微钢管内部强迫对流换热的实验研究

本文对以蒸馏水为工质,流过内径和外径分别为168μm、406μm和399μm、798μm的电加热不锈钢管时的换热进行了实验研究。通过对微钢管直接通电进行加热,并采用红外成像仪及专用放大镜头的非接触式方法,获得了各种恒定加热功率及不同雷诺数下的微钢管壁面的温度场分布,进而得到较为精确的壁面平均温度。由此计算了在层流态下的换热系数Nu数。实验结果表明,在层流下,内径为168μm及399μm的微钢管内部的Nu数分别比经典的Hansen准则式所得到的Nu数高出很多。     

NATURAL CONVECTION HEAT TRANSFER AROUND MICROFIN ARRAYS

Microfin arrays with fin heights of 100 and 200 μm are fabricated, and natural convection around microfin arrays on a vertical surface is experimentally investigated. Microfins are fabricated by DRIE in a bulk silicon wafer. The array spacing investigated ranges from 30–360 μm, and the temperature difference between the wall temperature of the microfin array and the ambient temperature varies from 20–80 K. For comparison, minifin arrays with a fin height of 1 mm are also tested. The heat loss through the backside of the arrays was avoided by a symmetric design of fin arrays on the vertical surface. The convective heat transfer coefficients are measured and compared with the existing heat transfer correlation for the microfin arrays. It turns out that the heat transfer correlation for macrofin arrays is inadequate for the accurate estimation of the heat transfer rate in microscale systems. In addition, microfin and minifin arrays are also tested on a horizontal surface to examine the orientation effect at small scales.     

水平和竖直细圆管内流动凝结换热特性的对比研究

本文采用基于相平衡理论的最小能量原理,根据当地气液两相流动条件确定气液界面形状,以此为基础,从理论上探讨水平细圆管内流动凝结的特点。通过与竖直条件下管内凝结换热特性的对比,分析重力、气液界面剪切力、表面张力对流动凝结的影响。研究发现,细圆管由竖直变为水平放置时,管径的减小同样导致重力的影响削弱,并且凝结换热得到进一步强化;但由于流型的变化,随管径的减小强化的程度减弱。     

管内两层介质入口段扩散混合的耦合换热研究

对圆管内辐射物性不同的两层介质层流入口段,采用SIMPLEC算法与蒙特卡罗法数值模拟了二维稳态流动与扩散混合时的辐射-对流耦合换热。通过计算,分析了介质层几何参数、介质物性与流动参数对组份分布与耦合换热的影响。结果表明,介质组分的扩散混合对耦合换热存在明显的影响区域,且该影响区大于组分的扩散混合区;外层介质的吸收系数、入口截面的相对厚度对耦合换热的影响基本一致;质扩散系数对耦合换热的影响很小,入口雷诺数的增加会抑制质扩散。     

流化床内单个颗粒传热特性的模拟

单个颗粒的传热过程对于燃煤流化床锅炉中煤的着火和随后的燃烧过程具有重要的影响。本文建立了一个基于Euler-Lagrange方法的数学模型对其进行了数值研究。该模型对流体相的运动和传热规律以Euler。方法描述,对固体颗粒相则以近年来发展起来的离散单元方法(DEM)在颗粒层次上进行描述。研究结果表明颗粒与床层之间有很高的传热系数。另外,对单个颗粒温度变化过程的模拟研究表明,颗粒经过较短的时间便能接近床层的温度,且不同颗粒具有类似的温度变化特性。     

圆管层流脉冲流动对流换热数值分析

对等热流和等壁温边界条件下圆管内层流脉冲流动对流换热问题进行了数值模拟。在等热流边界条件下的数值计算结果与理论解吻合很好。计算结果表明:在等热流和等壁温边界下脉冲流动可引起速度、温度以及努塞尔数随时间波动,振幅越大,脉冲频率越小,波动越大。但它们的时均值均等于在相同雷诺数下稳态流动的值,脉冲流动不能强化换热。     

离心力场作用下多孔介质中强制对流换热的研究

对离心流化床中空气通过多孔物料层的强制对流换热进行了理论和实验研究。获得了气流和物料间强制对流换热的准则关联式。研究结果表明,在气流速度和温度梯度方向一致的条件下,强制对流换热比通常的边界层强制对流换热有所强化,其换热的准则关联式具有 Nu=CRePr的线性形式。从而验证了改变气流方向和热流密度矢量之间夹角可以强化换热的这一强化传热新原理。     

竖直圆管中超临界压力CO2对流换热实验研究

本文对超临界压力CO2在竖直加热圆管内的对流换热进行了实验研究,比较了不同流向、不同热流密度等对流动和换热的影响。实验结果表明,管内径为2mm时,在低进口Re条件下,由于浮升力影响导致层流向湍流提前转变, 对流换热增强;与向上流动相比,向下流动更易由层流转变为湍流;向下流动的换热要强于向上流动,表明浮升力对换热有很大影响。对于管内径为0．27 mm的微细圆管,当进口Re高于104时,浮升力的影响可以忽略,对流换热系数的变化完全由物性的变化尤其是cp的变化导致。     

微圆管内环状流凝结换热特性的数值模拟

本文提出了微圆管内环状流凝结换热的分析模型,考虑了重力、汽液界面剪切力、表面张力以及界面凝结热阻的作用。文中主要研究凝结换热过程中重力、入口蒸汽Re数及外壁面温度的影响。模拟的结果表明,重力对微圆管流动凝结换热的影响非常小,可被忽略;凝结液的排除主要依赖于汽液界面的剪切应力作用,使Nu随蒸汽进口Re数的增加而明显增大;冷却外壁面的温度对凝结换热也具有一定的影响, Nu将随外壁面温度的降低而增大。     

细圆管内超临界二氧化碳对流换热的实验研究

本文对超临界压力二氧化碳在内径为1 mm的竖直细圆管中的对流换热进行了实验研究.分析了流体的热流密度、进口温度、质量流量以及流动方向对超临界压力二氧化碳对流换热的影响.实验研究发现,热流密度、进口温度、质量流量以及浮升力对细圆管内对流换热的影响很大,对流换热系数在准临界温度附近存在峰值.在加热的前半段向上流动的对流换热强于向下流动,在加热的后半段则相反.随着热流密度与质量流量比值的不断增加,向上流动与向下流动对流换热强弱转换的交点不断向流体进口方向推移,并且向上流动的壁面温度出现峰值,发生换热恶化,而向下流动则没有出现换热恶化.