竖直细圆管中超临界氮的对流换热研究

在内径为2mm的竖直细圆管内进行了向上流动的超临界对流换热实验。通过实验发现,质量流量、进口温度对壁面温度分布以及压降有很大影响;并讨论了换热发生增强和恶化的原因;用浮升力和热加速准则解释了其中的一些热流体现象。并基于FLUENT软件进行了数值计算,与实验结果进行比较,分析表明,数值计算预测壁面温度分布和压降有一定的适用性。     

高质量流速下立式螺旋管内汽液两相传热特性研究

对高质量流速下立式螺旋管内高压汽液两相流沸腾传热特性进行了试验研究,参数范围为:系统压力8.0～15.0MPa;质量流速2500～4000kg/m2s;壁面热流密度200～1000kW/m2;实验段为Φ14的不锈钢管弯制而成的螺旋管直径比为D/d=30.1的管圈,总长为2.335m,考察了热流密度和质量流速对两相传热的影响,分析核态沸腾和两相强制对流沸腾机理在螺旋管内两相传热中所起的作用,得到了局部传热系数的分布特性和平均传热系数计算关联式,首次发现高质量流速区域内螺旋管内汽液两相传热效果亦趋近于相同条件下直管内的换热系数,并对已有的结论进行了分类比较分析.     

倾斜角度对流动沸腾换热影响的实验研究

本文对直管和螺旋管在不同倾角下的换热特性进行了实验研究和比较,获得了二者随着热流密度和质量流量变化时不同倾角下的平均换热系数.实验结果表明,倾角对直管和螺旋管的平均换热系数的影响都不大,不同倾角下平均换热系数最大差别对于直管约为10%,对于螺旋管则为20%.     

聚变堆液态包层增殖区铅锂与氦气多流场耦合换热特性研究

采用三维计算流体动力学(CFD)方法对聚变堆液态包层增殖区高温液态铅锂与结构内高压氦气耦合换热进行数值模拟。建立了充放式高压氦气回路和换热实验段,开展了包层典型工况下液态铅锂与氦气多流场耦合换热对比实验验证。研究了氦气压力和增殖区铅锂入口温度、核热功率密度变化时的流动与传热特性及其影响规律,获得了氦气与RAFM钢壁面、液态铅锂与RAFM钢壁面之间的换热系数和换热关联式,为液态包层的设计研发提供了参考依据。     

发汗冷却换热过程的实验研究与数值模拟

本文对水平矩形槽道内湍流对流换热与发汗冷却进行了实验研究和数值模拟。实验结果表明:随着冷却气体流量的增加,发汗冷却壁面温度、局部对流换热系数和Nu数都迅速下降;在注入率为1％时,壁温下降了约40％,对流换热系数降低至50％左右。随着注入率的增大,壁面热流先是增加,在F=0.7％-0.8％左右时达到一个最大值,随后下降。St/St0随着注入率的增大而降低; St／St0的实验值与由已有关联式以及数值计算得到的值基本吻合。     

狭窄通道湍流纵向涡强化换热实验和数值研究

本文采用实验的方法,研究了单面加热矩形狭窄通道内,翼片型纵向涡发生器对流动换热的强化作用.在此基础上,应用大涡模拟的方法对通道内的瞬态流场及其对壁面对流换热的影响进行了研究,并将数值模拟与实验进行了比较.结果表明,通过添加翼片可以在流动中产生涡流,强化壁面边界层与流体的物质和能量交换,并验证了将大涡模拟应用于纵向涡强化换热研究的可行性.     

周期性边界条件下多孔介质方腔内自然对流换热数值研究

对充满多孔介质的倾斜方腔,在其上下壁面绝热、右侧壁面维持恒温To及左侧壁面温度基于To随时间按正弦规律变化的情况下,采用Brinkman扩展达西模型和SIMPLER算法对方腔内的自然对流与换热进行了非稳态数值模拟,方腔倾角α的范围为0°～90°,Pr数为1,Ra数为106.计算研究不同的振荡频率和方腔倾角对方腔内对流换热的影响.数值模拟结果表明:振荡频率f为60π,方腔倾角为43°时,方腔内的换热最强.     

毛细管内液氮的自然对流换热数值计算分析

主要探讨了毛细管管径以及倾角对其内的加热丝与液氮的换热效果的影响。应用FLUENT软件对0、30、60、90倾角下管径为1.2mm和2.0mm的毛细管内的加热丝与液氮的换热情况进行了三维数值模拟,得到了管内液氮的速度、温度以及加热丝的温度分布情况。数值计算结果与实验结果吻合的比较好。计算结果表明倾角为30°和60°的换热效果最好,大管径下的换热情况要比小管径的换热效果好。     

非均匀热流边界条件下螺旋管内换热特性

对均匀和非均匀热流边界条件下螺旋管内湍流换热进行了数值模拟,结果表明:当螺旋管表面加热功率一定时,相同Re数下均匀热流边界条件时螺旋管截面周向局部Nu数高于非均匀热流边界条件;非均匀热流边界下充分发展段的平均Nu数小于均匀热流边界;相同的De数下,曲率较小的螺旋管换热系数大。     

局部热壁面多孔介质方腔内自然对流的数值研究

本文对上下壁面绝热、左侧壁面长度为b的嵌装加热器部分维持恒定温度T_h而剩余部分绝热,且右侧壁面维持恒定温度T_c的多孔介质方腔内的自然对流换热进行了数值研究.在热壁面无量纲长度B=0.5(B=b/L)的条件下,综合研究了左侧壁面受热部分中心距上壁面的无量纲长度D(D=d/L)、Da数、Ra数和孔隙率对腔体内自然对流换热的影响.数值计算结果表明,左侧壁面受热部分位置的不同对腔体内自然对流换热有很大的影响,D在0.6附近取值时,Na数最大.Da数、Ra数对腔体的自然对流换热影响较大,而孔隙率对换热的影响较小.     

表面作用对分离式热管小螺旋管蒸发段两相流动与换热特性的影响

本文应用界面化学理论研究表面作用对分离式热管小螺旋管蒸发段管内流动和换热特性的影响。通过实验及分析,提出通过在一定范围内提高热管工作温度和添加润湿剂以降低水的表面张九提高管内壁的粗糙度以增强液膜的铺展性能。利用这两种方法可以有效地增强小螺旋管内壁面的润湿性能,从而提高管内换热性能．     

分离式螺旋热管在蓄冷系统的换热特性分析

阐述了分离式螺旋热管的换热特性,并提出了将螺旋热管应用于蓄冷系统的新方案。建立了分离式螺旋热管的换热模型,分析了热流密度、充液率以及几何尺寸对螺旋热管管内换热的影响,为螺旋热管结构的优化以及在蓄冷系统的应用提供了理论依据。     

"Ω"形微槽热管传热性能的实验研究

本文对一定型"Ω"形轴向槽道热管传热性能进行了实验研究,着重分析了该型热管在水平工况下的轴向温度分布、当量导热系数和总热阻、蒸发/凝结传热系数和最大传热能力.研究表明,该型热管元件具有良好的等温特性和导热性能,可实现高热流、长距离、低温差的热量传输;热管的最大传热能力受其工作温度影响较大,在工作温度较低时具有良好的传热能力,但在高温工况下,传热能力受到削弱.     

Heat transfer and Marangoni flow in a circular heat pipe using self-rewetting fluids

In this study, Marangoni flow and heat transfer enhancement in a heat pipe have been investigated. The experiments were carried out at different heat inputs. A constant temperature water bath was used at the condenser section at three temperature levels. Heat transfer coefficients and thermal resistances of the heat pipe were measured for pure water and water/butanol solutions. The experimental results confirmed that the heat pipe filled with butanol solutions showed better thermal performance than the water-filled heat pipe. At maximum heat flux, 25% heat transfer improvement was obtained when 7 wt% butanol solution was used instead of pure water.     

分离式螺旋热管蓄冰过程动态特性模拟

在提出分离式螺旋热管蓄冷空调系统的基础上,建立了螺旋热管蒸发段蓄冰过程的理论模型,分析了单位时间内管外结冰厚度、管外冰层厚度、蓄冰率、单位时间蓄冷量以及系统总蓄冷量随时间的变化关系,并对三种不同管径的螺旋热管的蓄冰特性进行了分析研究,研究结果表明在螺旋热管曲率半径相同的条件下,增大管径可以提高系统的单位时间蓄冷量。     

伴随水力空化现象的对流换热数值研究

以水为介质,建立了液体流动的混合物多相流模型及空化模型,运用CFD方法对水平圆管内伴随有水力空化现象的受迫对流换热过程进行了数值研究,详细分析了管道入口压力、入口温度和限流孔与管道直径比等因素对水力空化及对流换热过程的影响规律。数值模拟结果表明,空化现象出现在圆管喉部(限流孔)壁面附近区域;与相同流量下无空化时的传热相比,在发生空化现象的区域,传热壁面被蒸汽所覆盖导致传热急剧恶化,而在远离空化发生区域的下游位置,由于空化的扰流作用使得加热壁面与流体之间的传热得到明显改善。     

圆管内插入螺旋片状多孔介质的换热性能及场协同分析

采用数值计算的方法,以水为流动介质,研究了圆管内插入螺旋片状多孔介质在充分发展的层流区的换热及流动综合性能,并与环状和圆柱状多孔介质插入物进行了对比,此外,利用场物理量协同原理对计算结果进行了分析。结果表明,在圆管内插入螺旋片状多孔介质可以有效提高换热与流动的综合性能,其PEC达到3.60～3.95.     

Numerical Simulation Study on Flow Laws and Heat Transfer of Gas Hydrate in the Spiral Flow Pipeline with Long Twisted Band

The natural gas hydrate plugging problems in the mixed pipeline are becoming more and more serious. The hydrate plugging has gradually become an important problem to ensure the safety of pipeline operation. The deposition and heat transfer characteristics of natural gas hydrate particles in the spiral flow pipeline have been studied. The DPM model (discrete phase model) was used to simulate the motion of solid particles, which was used to simulate the complex spiral flow characteristics of hydrate in the pipeline with a long twisted band. The deposition and heat transfer characteristics of gas hydrate particles in the spiral flow pipeline were studied. The velocity distribution, pressure drop distribution, heat transfer characteristics, and particle settling characteristics in the pipeline were investigated. The numerical results showed that compared with the straight flow without a long twisted band, two obvious eddies are formed in the flow field with a long twisted band, and the velocities are maximum at the center of the vortices. Along the direction of the pipeline, the two vortices move toward the pipe wall from near the twisted band, which can effectively carry the hydrate particles deposited on the wall. With the same Reynolds number, the twisted rate was greater, the spiral strength was weaker, the tangential velocity was smaller, and the pressure drop was smaller. Therefore, the pressure loss can be reduced as much as possible with effect of the spiral flow. In a straight light flow, the Nusselt number is in a parabolic shape with the opening downwards. At the center of the pipe, the Nusselt number gradually decreased toward the pipe wall at the maximum, and at the near wall, the attenuation gradient of the Nu number was large. For spiral flow, the curve presented by the Nusselt number was a trough at the center of the pipe and a peak at 1/2 of the pipe diameter. With the reduction of twist rate, the Nusselt number becomes larger. Therefore, the spiral flow can make the temperature distribution more even and prevent the large temperature difference, resulting in the mass formation of hydrate particles in the pipeline wall. Spiral flow has a good carrying effect. Under the same condition, the spiral flow carried hydrate particles at a distance about 3–4 times farther than that of the straight flow.     

分离式螺旋热管管外融冰放冷特性分析

在提出分离式螺旋热管蓄冷空调系统的基础上,建立了螺旋热管管外融冰放冷过程的理论模型;分析了蓄冷桶内融冰量及放冷量随时间的变化关系。研究结果表明,在蓄冷桶进口水温一定的情况下,外融冰的循环水流量越大,其融冰放冷过程就越快;在外融冰循环水流量一定的情况下,放冷过程随蓄冷桶进口水温的升高而加快。     

HL-2M装置第一壁传热结构设计及传热性能测试

在 HL-2M 第一壁传热结构设计中,利用导热管的轴向快速导热特性及较短的传热路径,将面对等离 子体的第一壁表面热量快速传至真空室内壁上。第一壁背板和真空室内壁上分别焊接导热铜块作为冷热连接端, 导热管嵌入其内,导热管与铜块之间增垫导热金属箔并用压板固定压紧,以增强接触界面传热。根据此传热结构 设计,设计加工了相应的传热性能测试试验件。通过对试验件进行传热性能测试及实验条件外推可知,试验件冷 热端面间的最大传热功率为 4kW,端面间最大对流换热系数为 6kW·m^‒2。