过热蒸汽相变换热转变点温度求解方法的研究

研究过热蒸汽相变换热转变点温度,对于过热蒸汽换热器的设计是非常必要的.过热蒸汽的相变换热转变点温度可以根据换热的具体条件,通过分析计算确定.据此可以判定过热蒸汽在换热器内具体的换热形式及过程.结合过热蒸汽不同换热过程及形式的具体特点,才能正确地进行换热器换热面的热工设计.本文给出了一种可利用计算机程序求解过热蒸汽相变换热转变点温度的新方法.     

相变换热系统的能量流模型及其应用

工质在换热过程中发生相变时,其物性参数将发生剧烈变化,增大了换热系统性能分析和优化的复杂度。本文以顺流、逆流和叉流三种典型换热器为研究对象,在考虑工质发生相变的前提下,构建了与其对应的等效热阻网络图(能量流模型),获得了换热器的换热量与结构/运行参数以及工质物性间的直接物理联系。以此为基础,对于含相变工质的换热系统,通过构建其整体能量流模型,结合基尔霍夫电压、电流定律明确了系统中各独立设计参数间的整体约束关系,并应用拉格朗日乘子法实现了相变换热系统的性能优化。     

热管式相变蓄热换热器储/放能过程中传热特性的实验研究

将热管作为换热元件应用于相变蓄热系统中,研制了一套热管式相变蓄热换热器。采用石蜡作为蓄热材料,对其储、放能过程即内部石蜡的融化与凝固过程进行了实验研究。测定了储、放能过程中不同时刻换热器内石蜡的温度分布; 改变供、取热流体参数,分析了供/取热流体的入口温度与流量对换热器储/放能过程的影响;分析了储、放能过程中能量随时间的变化情况。结果表明,热管在本换热器内极好地发挥了换热元件的作用,换热器运行状况良好,各项功能均能较好地实现。     

新型平板热管相变换热器储放能过程的研究

将新型平板热管作为换热元件引入相变蓄热系统,研制了一套新型的平板热管式相变蓄热换热器。蓄热换热器采用石蜡作为蓄热材料,对其蓄、放热过程进行了实验研究,得到了不同时刻换热器内石蜡温度分布。改变供、取热流体温度,分析了流体入口温度对换热器蓄放热过程的影响,分析了新型平板热管在蓄放热过程的均温性能以及换热器的蓄放热效率。结果表明,新型平板热管相变换热器蓄、放热效果良好。     

水平圆柱相变单元蓄放热动态特性研究

通过实验和数值方法研究了水平圆柱蓄热单元蓄、放热过程中换热特性的共性和差异,分析了壁面温度在高于/低于相变温度10 K的间隙性周期热边界条件下,蓄放热单元的热动态特性。结果表明,在相变起始阶段,蓄、放热过程主要以导热换热方式为主;随着蓄放热过程的进行,蓄热过程的换热方式转变为以自然对流主导,放热过程则仍以导热主导。在本文所研究的等温差等时长的间歇交替蓄-放热循环中,由于蓄热融化速率大于放热凝固速率,会出现由不稳定状态发展到周期稳定状态的演变过程;在周期稳定工况下,蓄放热单元会在完全液相到液固两相共存间交替变化。     

冰浆流动换热特性的综述及模拟分析

综述冰浆输送过程和在换热器中的流动换热特性研究现状。目前对冰浆流动特性研究主要是为了解决输送冷流体过程中的压降、摩阻系数等问题,输送途径主要是直管、弯管,可控因变量包括含冰率、管道直径、冰浆粘度、流速、Re数等参数。此外,还对冰浆在水平直管中流动情况进行了数值模拟,提出了最值冰浆浓度和第一临界速度、第二临界速度等参数,并推测冰浆流动换热应从三段进行考虑。冰浆在换热器中的流动换热过程与管道输送相比,通道结构更复杂导致阻力损失变大、换热增强、相变程度大,同时还要考虑固体颗粒与流体之间的耦合作用,因此目前的研究主要停留在实验阶段,在实验基础上进行半经验公式的推导。基础性理论研究主要涉及两相流动、颗粒力学和相变潜热三方面。此外,对未来研究方向提出几点建议,尤其是应从微观颗粒受力和晶体结构角度探讨冰浆的流动换热情况,脱离原有单相流体研究方式,冰浆颗粒流动至少分三段研究。     

高温相变储能换热器中传热模型的研究

1前言利用相变材料在发生相变时有很高的潜热释放或吸收的特点，将相变材料作为储热介质用于相变储能换热器中，可以大大地提高热储存的容量。本文研究的这种壳管式相变储能换热器壳内布置换热管，管壳之间填充高温储热材料，管内通以空气作为热交换流体提取储存在相变材料中的热量。定义输出功率为单位时间内热交换流体所提取到的热量，那么输出功率就成为评价这类换热器换热性能的指标。2理论模型的建立下面几点，概括了求解本文相变储能装置中传热问题的特点：a．相变储能换热器的壳侧填充的AI-Si合金属高温相变储能材料，实验始末其温…     

入口节流微通道换热器内相变传热特性

设计加工一种带有入口节流结构的铜基微通道换热器,理论分析其传热模型、实验测量微通道换热器内相变换热的传热特性和压力特性。结果表明:换热器内部的热传递过程为其主要换热模式;换热器表面温度随加热热流密度的增大而增大;微通道入口流速对表面温度影响较小;入口工质过冷度线性影响换热器的表面温度。热流密度在不同阶段对换热系数有不同影响,热流密度为360 W/cm~2时,换热器换热系数出现最大值;换热器压降随热流密度和系统流速的增加而增大。     

列管式相变储能换热器强化换热的数值研究

在考虑自然对流的情况下,利用FLUENT软件研究了进口工况、模型结构、相变材料物性及相变材料组合对列管式相变储能换热器储热换热性能的影响。结果表明:在进口功率一定的条件下,提高进口温度或进口速度对强化换热效果影响不大;管内添加翅片及提高相变材料导热系数对强化换热较为显著,最佳的翅片结构较光管结构的完全熔化时间缩短了30.7%,但在一定程度上削弱了自然对流的作用;对于管列数较多的情况,使用相变材料组合是一种有效的强化换热方式.     

印刷电路板换热器换热槽道的喷淋蚀刻实验

印刷电路板换热器(printed circuit heat exchanger,简称PCHE)作为一种新型换热器紧凑度高,能在高温高压等恶劣条件下进行传热。利用化学蚀刻技术,能蚀刻出微米至毫米量级的PCHE换热单元通道.为了能优化蚀刻过程、提高蚀刻速率、减少黑色杂质的生成以蚀刻出高质量的换热单元微通道,本文采用正交喷淋蚀刻法研究了喷淋压力、蚀刻液化学组成成分及浓度、蚀刻液温度对201不锈钢蚀刻速率、侧蚀量及表面粗糙度等蚀刻质量的影响。通过正交蚀刻试验,在研究的水平范围内,得到最佳蚀刻参数为喷淋压力0.20 MPa、蚀刻液温度35℃、FeCl_3 350g·L~(-1)、H_3PO_4 1.5mol/L,其有利于实现PCHE换热单元通道低成本、高效率、可控的加工.     

相变蓄冷换热器的优化设计

针对某间歇剧烈放热的设备,设计了一套某带相变蓄冷换热器的泵驱两相环路热控系统,并对相变蓄冷换热器进行优化设计。经过比较,拟采用石蜡与膨胀石墨的混合物为相变材料(PCM),在大大提高材料热导率时,又可保持较大的相变潜热。为了提高换热效率,应尽量避免PCM的融化距离过深,同时应优先减小外管壁与PCM间的接触热阻。相变蓄冷换热器的最优管间距与蓄冷时间、冷凝传热系数和接触表面传热系数等因素密切相关,本相变蓄冷器的最优管间距选为30 mm.通过动态模拟,可以得到相变蓄热换热器内不同时间的温度分布,确认所设计的相变蓄冷换热器可以满足要求,并为储液器的设计提供了相变蓄热换热器内不同时间的空泡率。     

基于(火积)的换热过程与换热系统协同优化方法

换热过程和换热系统是换热系统设计优化中局部和整体两个不同的优化层次,本文通过建立换热系统的不同优化层次之间的联系,通过将(火积)理论、CFD仿真技术和搜索算法相结合,设计了一种双层嵌套优化结构,实现了换热过程与换热系统的协同优化。文章利用协同优化方法对某典型多回路换热系统进行优化设计,通过优化换热器传热面积、变频泵运行频率和换热器板间距获得了给定系统总换热量和换热面积的情况下的系统最小总泵功耗,并对不同管网特性参数下的换热系统优化分析。计算结果表明,管网流动阻力的增大会提高换热系统的总泵功耗,相应地提高板式换热器的紧凑性有利于改善系统整体性能。     

基于有限时间热力学的换热器构型优化研究

针对逆流换热器的换热过程,以(火积)耗散最小为优化目标,推导出冷、热流体温度的最佳分布;进而在满足最佳温度分布的前提下,得到了最小(火积)耗散、最小热阻、(火积)传递效率与总传热单元数的关系.引入数值算例,结果显示随着总传热单元数的增加,换热过程不可逆损耗减小,但减小速率也越来越小.同时也证明了(火积)理论比熵理论更适...     

数据机房阵列平板微热管传热影响因素研究

基于相变传热的平板微热管阵列近年来频繁应用在狭小空间换热以及高热通量器件散热上.采用AN-SYS有限元模拟技术中的多相流模型对"铝-甲醇"组合微热管换热单元的换热过程进行模拟.模拟结果表明:充液率、管段位置以及截面形状等三种因素会影响单根微热管的换热性能;充液率为30％时传热效果较好;适当移动蒸发段或者冷凝段对工质相变...     

竖直上升通道RP-3航空煤油不稳定流动换热特性及临界准则

针对空-油换热器的冷却换热问题,对竖直上升圆管内超临界压力RP-3航空煤油的不稳定流动换热开展了实验研究.探究了由稳定流动换热向不稳定流动换热的过渡过程,考察了测量参数的振荡特性和机理,阐述了质量流量、进口压力、进口温度对壁温振荡和不稳定边界的影响.提出了两个无量纲参数,建立了不稳定边界预测准则.结果表明:通道施加高热...     

超短激光打孔中快速相变的格子玻尔兹曼模拟

采用双重分布函数的格子玻尔兹曼模型，对单脉冲激光金属打孔过程中的快速相变传热进行研究.模型考虑了金属材料熔化后熔体的流动换热，并采用浸没移动边界方案对过程中的固液界面进行追踪.采用纯导热模型和考虑对流的换热模型计算，将结果和试验进行对比，结果表明：在激光打孔过程中熔体的流动对相变传热产生较大影响，采用考虑流动换热模型的结果与实验更接近.进而对熔化速度、熔化深度以及温度场的变化进行分析，并探讨不同激光工艺参数对相变过程的影响.模拟发现一个脉冲结束后，激光的脉宽越大，孔深越小，孔径越大，且最高温度较短脉冲激光越低.     

热声热机换热器的基本换热特性研究

基于弱非线性热声理论,对热声换热器的基本换热特性进行了理论分析。在前人研究基础上,增加了换热器内纵向温度梯度的影响,获得了二阶周期平均热流的解析表达式,并定义了适合表征热声换热器换热特征的无量纲换热量。计算分析了无量纲参数声导率Ya,对流与压缩性比Γ,动态雷诺数Re_w对换热器时均换热量的影响。分析表明,换热器产生时均吸热还是时均放热特性主要由临界声导率幅值央定,存在时均纵向温度梯度时,还取决于Re_w;声导率的相位角对时均热流的影响相对较小,但其影响会随着|Γ|和|Ya|的增大而增大;|Γ|的存在增强了换热;存在临界的Re_w值使得二阶周期平均热流取得极值。本文所定义的无量纲换热量能合理表征换热器换热特性,对热声换热器基本换热特征的研究将为进一步考察其实际复杂工作机理提供理论指导。     

弹性管束换热器动态特性分析及仿真系统设计

在对弹性管束换热器进行合理简化和分析的基础上得到了描述其工作物理过程的数学模型,对其动态特性进行 了理论分析和数值求解,确定了当进水流量和蒸汽压力发生扰动时,弹性管束换热器出水温度的动态响应规律。为该类型 换热器控制系统的设计提供了依据。本文开发的仿真环境也可用于其它换热设备的动态特性模拟。     

一种新型的交变流动换热器的工作原理及实验

交变流动系统中的传统换热器由于受到长度、换热面积和其它因素的限制,往往难以进一步强化换热,在大功率系统中应用受到限制.本文提出了一种压力波驱动的非共振直流型换热器,该换热器利用一对单向阀片把交变流动热力系统中工作气体的流动转化为单向直流.与传统的换热器比较,这种新型的换热器在简化设计和制造工艺的同时又增强了换热能力.本文对该换热器的工作原理进行了介绍,并设计建立了非共振直流型换热器实验台,对该换热器在不同工况下的换热性能进行了测试.实验验证了该换热器在实际应用中的可行性.     

考虑柔性和控制解耦的换热网络优化综合

本文在分析了换热器网络柔性及其控制特点基础上,提出了换热网络柔性指标系数的概念和控制解耦的物理方法,同时将该两项指标引入到换热网络综合和优化之中,建立了一种考虑柔性和控制解耦的换热器网络优化综合方法.结果表明,应用该方法获得的换热网络结构参数能够在保证设计工况性能条件下,具有更佳的扰动适应能力和控制性能.