微尺度平行多通道内制冷剂流动沸腾压降特性

在热流密度3.54 W·cm~(-2)到40.7 W·cm~(-2),雷诺数由278到6502,出口干度0到1的工况范围内对R134a在微尺度单通道和多通道内流动沸腾压降特性进行了可视化实验研究。在相同工况时,单通道压降小于多通道压降;随热流密度和出口干度的增加,多通道压降增长范围小于单通道压降增长范围,通过可视观察,多通道内流动沸腾不稳定流动现象较单通道更为明显,并且多通道平均压降和实时压降波动范围更大。结合可视实验观察,多通道内压降高于单通道压降的主要原因为不稳定流动现象造成,并对产生不稳定流动的因素和造成压降升高的原因进行了分析。     

螺旋扁管管内沸腾流动与传热特性研究

以空气、水为工作介质,通过两者在螺旋扁管管束中流量、压降、温度等的变化,研究气液两相流在螺旋扁管中沸腾的流动和传热特性。通过努塞尔数、传热系数等的变化,说明螺旋扁管换热器两相流动条件下的流动特点。在定液相质流量的条件下,沿程阻力随着质量含气率的增加呈现周期性变化。随着不凝性气体的逐渐增加,沿程阻力首先先上升,随后下降,接着又保持上升的趋势。将含气率范围扩展至10%左右,得到了相应热工参数随不凝气体的变化规律。对两相沸腾传热及流动特性相应关联准则数进行拟合,得出准则方超相对误差在10%之内。     

动载下水平管内气水两相流流动特性

本文概要介绍了两流体模型及其控制方程,以及自主搭建的动载气水两相流系统实验台.利用气水两相流系统实验台旋转产生的动载条件进行了动载条件下气水两相流动实验,实时测量了空气和水的流量及试验段的压差,并在线测量了气水两相流动窄隙率.结果表明,过载对两相流动特性尤其足流量、压力和压降有显著影响.该研究结果在某种程度上有助于将两相流研究从自然状态扩展到载荷作用状态,同时为动载下气水两相流流动和传热的数值分析和理论研究打下一定基础.     

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。     

流量分配对逆流微通道内流动沸腾影响的研究

微通道内的沸腾两相流动是解决高热流密度下微电子设备散热最有潜力的手段之一。本文基于逆流式微通道热沉设计,实验研究了不同流量调配下逆流式微通道内的流动沸腾特性。讨论了流量分配对微通道内流动沸腾过程中传热特性、压降分布和壁面温度演化规律的影响。实验结果表明：当逆流式通道两侧的质量流量相同时,壁面呈现较好的温度均匀性,且两侧流动压降基本保持一致。两侧流量相差越大,其对应最大两相压降偏差越大。逆流式微通道的壁面温度分布和局部热点的位置可以通过改变两侧质量流量的大小实现有效控制。同时,微通道内流体的演化周期同样可以根据两侧质量流量的高低实现调控。     

竖直矩形窄缝内流动沸腾压降实验与模型研究

本文实验研究了水在间隙为2.1、2.2、3.6 mm的垂直矩形窄通道内流动沸腾压降,包括入口过冷的情况,得到了在不同操作条件下压降随热流密度的变化曲线,同时分析了曲线变化的原因.实验结果发现:在实验参数范围内,流动沸腾的压降随着质量流速、热流密度和入口干度增加而增大;随着窄缝间隙的增大而减小.窄通道内的压降计算与大通道有显著不同,本文针对窄通道的特点,修正了传统的压降计算模型,模型预测值与实验结果比较,误差在±15.4%之内.     

矩形微槽道相变流阻的实验研究

以去离子水为工质,对高为2mm,宽分别为0.3mm、0.6mm、2mm的矩形微槽中的两相传热特性与流动阻力特性进行了实验与理论研究。实验结果表明,三种微槽的饱和沸腾传热系数随着热流密度的增加而增加,并对三种微槽传热系数随热流密度关系的实验数据进行了拟合,得出了实验条件下的传热系数与热流密度的关联式及相同热流密度或者质量流速下槽道尺寸对传热系数的影响;此外,矩形微槽道压降△p随着尺寸的减小而增大。     

分离结晶Bridgman法晶体生长过程的影响因素

本文采用全局数值模拟方法探讨了微重力条件下温度梯度对分离结晶Bridgman法晶体生长系统的作用规律。同时,在常重力条件下研究了坩埚半径对晶体生长系统的影响。结果发现,在微重力条件下随着温度梯度的增加,晶体生长系统内部的流动强度随之增加,且由于晶体生长系统低温区温度不断降低,使得结晶界面位置不断上升;在常重力条件下,重力的作用随着坩埚半径的增加而增强,导致晶体生长系统内部的流动强度增加,最大流函数增大。     

竖直圆管内液氮流动沸腾流动压降的分析

文中对竖直圆管内液氮流动沸腾压降进行实验研究,分析热流密度、质量流量对液氮两相流动摩擦压降的影响以及热流密度对测试段总压降的影响。在本实验工况范围内,两相流摩擦压降随着热流密度和质量流速的增加而变大,且测试段总压降随着热流密度的增加而降低。分别利用均相模型、L-M模型和Chisholm B系数模型对实验结果进行预测,并比较了预测值与实验值,结果表明本实验工况下均相模型预测效果最好。     

构形树状小通道内的流动沸腾换热特性

本文建立了构形树状小通道内流动沸腾换热模型,数值研究了树状通道网络内的流动沸腾换热特性,并与具有相同换热面积、入口直径的蛇形通道就泵功消耗、流动沸腾压降、通道温度变化和热有效性等指标进行了性能对比分析。研究表明,与蛇形通道相比,构形通道具有流动沸腾压降、泵功消耗小的优势,且其温度均匀性、热有效性也均优于蛇形通道。当热流密度为20 W/cm~2时,构形树状通道内流体的泵功消耗约为蛇形通道的一半,其热有效性为蛇形通道的1.9倍。     

环路热虹吸管间歇沸腾可视化实验研究

针对两相环路热虹吸管中出现的间歇沸腾不稳定现象,分别以R134a、水和无水乙醇作为工质,通过流场可视化实验观测,探究了间歇沸腾出现的条件及其对环路传热特性的影响.实验结果表明,在中等充液率和中等加热热流密度条件下更容易发生间歇沸腾现象;流型的周期性变化引起环路内部压力和温度波动,同时会增加环路的均温性;流型变化和波动特...     

卧式螺旋管内汽液两相流不稳定性试验研究

本文在中、低压汽水试验台上对卧式螺旋管内汽液两相流动不稳定性进行了详细的试验研究，获得了各类脉动发生的界限及各主要参数对脉动的影响规律，并在无固次分析的基础上，给出了密度波脉动起始边界的预报关系式。     

非均匀加热条件下内插扭带管强化传热模拟分析

以水为工作介质,采用欧拉多相流模型和非平衡沸腾模型,当流速在0.3～0.7m·s-1范围内、工作压力为4.5MPa、热流密度为2MW·m-2时,数值模拟了内插扭带管和光管管内流动过冷沸腾传热.对比了两种管道的换热系数、气泡份额、流动速度、流场流线、固体组件温度和压降,分析了内插扭带管的综合性能.结果表明,与光管相比较,...     

A Way to Reduce Pressure Drop in Once-through Micro-Evaporators

This investigation explores the possibilities to reduce the pressure drop of a single-channel micro-evaporator. The availability of micro-technology to create three-dimensional structures at a micro-meter scale opens opportunities to better control process conditions in once-through boilers. However, process miniaturization possesses some inherent drawbacks as well. Among others, the relatively large pressure drop in a micro-system makes it rather unsuitable for low-pressure applications. Especially in phase-change processes, the pressure drop may become large due to the expansion in small-sized channels. To address this drawback, flow boiling relations for small diameter tubes are first studied. These relations show a general form of the empirical correlations. Using this formulation, reduction factors could be deduced for the momentum pressure drop and friction pressure drop in case of a conical channel. These theoretically derived reduction factors show that the total pressure drop can be reduced significantly. The momentum pressure drop completely vanishes for outflow/inlet diameter ratios of 6.3 in the case of water. The friction pressure drop is reduced by a factor of ten at an outflow/inlet diameter ratio larger than four. An experimental comparison using a five-times diameter increase shows that the estimated reduction factor approaches the theoretically derived value for higher water supplies.     

载气汽油在水平螺旋扁管管束中的沸腾换热

以汽油-空气为介质,在不凝性气体质量含量不超过5%时,对导程为200mm的螺旋扁管管束中的沸腾换热进行了实验研究,分析了沸腾换热系数随两相质量流量的变化规律以及流动压降随空气流量的变化规律。得到了相应条件下,载气汽油在该导程的螺旋扁管管束中的沸腾换热实验关联式。     

The use of enhanced surface in flow boiling heat transfer in a rectangular minichannel

The results of flow boiling heat transfer in a 1-mm-deep vertical minichannel are presented. The heating element for an FC-72 laminar flow in a minichannel is a single-sided enhanced foil with various depressions; liquid crystal thermography was used for measuring temperature distribution of the foil. The void fraction and vapor quality were determined for some cross-sections of two-phase flow images. Results presented in the form of boiling curves were analyzed. Both typical and untypical shapes of boiling curves were found. The suitability of classical methods of two-phase pressure drop determination using experimental verification was confirmed.     

基于格子玻尔兹曼的两相闭式环路热虹吸研究

两相闭式环路热虹吸(CLTPT)形成定向循环的动力来源是重力在蒸发器和冷凝器之间形成的压力差。本文通过修改Gong-Cheng相变LBM模型中重力项计算方式,成功模拟了CLTPT在沸腾和凝结相变共同作用下产生的自驱动现象,揭示了不同充液率下的多种两相流型的存在。发现对于本文设计的热虹吸管结构,在初始状态液相覆盖全部蒸发段的前提下,充液率越小,CLTPT的周期性越复杂,越难达到稳定运行状态,系统自循环时均质量流量更小,同时蒸发段时均温度更低。     

AN EXPERIMENTAL INVESTIGATION OF TEMPERATURE AND PRESSURE OSCILLATION IN THE BOILING OF LIQUID HELIUM

Boiling phenomena in liquid helium II (He II) and liquid helium I (He I) were experimentally investigated. The temperature oscillations during boiling in He II are the result of the propagation of the thermal boundary layer and/or the expansion of a vapor bubble to the location of the superconductor temperature sensor. The pressure oscillations are caused by the direct contact of liquid He II with the higher-temperature heater surface. The pressure oscillations are very periodic, and there is a strong correlation between the temperature and the pressure oscillations. In the boiling of He I, bubbles detach from the heater surface and are detected by the superconductor temperature sensor. He I boiling is different from the boiling of He II in that there is no correlation between the temperature and the pressure oscillations.     

泡沫金属对含油制冷剂管内流动沸腾换热特性的影响

实验研究了制冷剂-润滑油混合流体在内嵌泡沫金属圆管内流动沸腾的换热特性。泡沫金属为10ppi、90%孔隙率;制冷剂为R410A,润滑油为VG68,油浓度为0～5%。实验结果表明:纯制冷剂工况下,泡沫金属强化流动沸腾换热系数,换热系数提高30%～120%;含油工况下,泡沫金属只强化流动沸腾换热系数20%以下,在低质流密度或者高质流密度的高干度情况下出现恶化换热的情况。润滑油总是恶化制冷剂在内嵌泡沫金属圆管内流动沸腾的换热系数,换热系数最多恶化71%,且在低质流密度下对换热的恶化比在高质流密度工况下严重。