竖直微槽道内沸腾换热CHF实验研究

对于沸腾换热,一个主要的约束条件就是临界热流密度(Critical Heat Flux,简称CHF)。这个约束条件对沸腾换热量有一个最高值的限制。文中对矩形微槽道中的流动沸腾临界热流密度进行了实验研究。实验数据是在不同尺寸(0.15mm;0.4mm;1mm)微槽道中,在较大范围的面积质量流速和不同进口过冷度下,以去离子水为工质得到的。实验过程中发现,达到CHF时,靠近出口壁面温度会突然升高,此时传热效率迅速下降。实验数据分析结果表明:CHF随质量流量的增加而增加;进口过冷度对CHF没有明显影响;CHF随着出口干度的增加而降低。     

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。     

矩形微槽横截面换热特性的分析

对矩形毛细微槽中液膜在横截面方向上的换热特性进行了研究。计算结果表明,当弯月面与槽底接触时,不仅在微槽的侧壁面上存在两个蒸发薄液膜区,在槽底还形成了两个蒸发薄液膜区;随着槽底热负荷的增大,薄液膜区域热流密度的峰值随之升高;固液接触角增大,薄液膜区域的热流密度峰值增大;薄液膜区域的高强度蒸发换热是矩形毛细微槽高强度换热的主要原因,占总换热量的80%以上;固液界面接触角对薄液膜换热的影响很大。     

竖直微槽道内EHD强化饱和沸腾传热研究

针对微槽内饱和沸腾汽泡建立了简化模型,并利用COMSOL Mu ltiphysics软件对电场中汽泡动力学特性进行了数值模拟,分析了微槽道内EHD(electrohydro dynam ics)强化沸腾传热机理。实验以去离子水为工质,研究了外加直流电场下两种规格的矩形微细槽道内饱和沸腾传热强化特性,电压在0~28kV内,EHD技术对微细槽道内的饱和沸腾传热有明显的强化效果。     

微槽道中纳米流体沸腾换热特性研究

为研究纳米流体在微槽道中的沸腾换热特性及规律,分别以去离子水和体积浓度为0.2%、0.5%的水基Al2O3纳米流体为工质进行试验,研究质量流速、热流密度、进口过冷度、槽道尺寸等因素对沸腾传热系数的影响及其两相摩擦压降与出口干度的关联分析和沸腾换热关联式对比拟合.试验结果表明:在一定热流密度和质量流速下,传热系数随槽道尺...     

矩形槽通道内周期性充分发展换热的研究

本文应用数值模拟的方法研究了矩形槽通道内周期性充分发展换热情况及几何参数对流动和换热的影响.结果表明:当周期长度一定时,上下矩形突出部分的水平间距由小变大时,Nu和阻力系数f都是有所减小;周期长度一定且上下矩形突出部分水平间距相等时,增加矩形突出部分的宽度,Nu和阻力系数f会增加;当矩形突出部分的宽度一定, 并且水平交错均匀排列时,增加矩形突出部分的水平间距即增加周期长度时Nu减小,而f先是减小而后又有所增加.     

低熔点合金相变换热特性实验研究

本文针对熔点为70°的Bi-Cd-Pb-Sn低熔点合金的相变换热特性开展了实验研究,讨论了冷却水流量对冷却速率及相界面移动速率的影响。结果表明:低熔点合金在冷却过程中出现明显的相变带,相变潜热释放完后合金温度出现陡降;冷却水流量越大相界面的移动速率越快,当Q80 L·h~(-1)时流量对固液相界面的移动速率影响减小,相同流量下固液相界面的移动速率随热阻的增加逐渐减小。     

竖直矩形微槽内的特殊干涸与换热行为

利用宽视场体视显微镜、高速摄影仪以及CCD摄像系统对纯蒸发和沸腾换热情形下竖直矩形毛细微槽内液体的特殊干涸行为进行了观察,对液体沿微槽槽道方向的润湿高度进行了观察测量,并对液体沿微槽槽道方向的相变换热特性进行了实验研究.实验结果表明:竖直矩形毛细微槽群是一种高性能的相变换热强化表面,微槽中液体的蒸发与沸腾对干涸点高度的变化有着复杂的影响,热流密度和相变换热系数沿槽道方向的分布不均匀.     

气体在平行平板间微槽内的二维层流换热

在已求得贴壁层内气体粘度和导热系数变化的基础上,求解了微槽内气体完全发展的二维层流换热．得到两表面等热流、且ｑ１＝ｑ２＝ｑ以及一表面等热流、另一表面绝热条件下的温度分布和对流换热系数．     

滑移流区内微环缝槽道中的层流流动与换热

本文针对微环缝槽道采用速度滑移和温度跳跃边界条件求解了不可压缩气体的Ｎ－Ｓ方程和能量方程,理论分析了微环缝槽道在单侧或双侧不同热流密度加热条件下的流动与层流换热特性,讨论了Ｋｎ数、内外径比对流动阻力及换热特性的影响。结果表明：滑移流区微环继通道内的流阻和Ｎｕｓｓｅｌｔ数明显低于连续流区;且随着Ｋｎ数的增加,流阻和Ｎｕｓｓｅｌｔ数均减小;但其随内外径比ｒ＊的变化趋势与连续流区相似。     

多方位矩形窄缝中液氮沸腾传热特性实验研究

本文实验研究了常压下液氮在多方位矩形窄缝通道中的沸腾传热特性。研究发现液氮在不同窄缝方位角时,壁面过热度有差异;窄缝间隙愈小,沸腾传热系数愈高。在中等热流密度下,强化传热作用明显,传热系数可达常规光管的3～5倍。加热面呈0°和180°放置时,在相同热流下其他角度尚处于核态沸腾区时,已达CHF点。     

天然气催化反应壁面传热传质的数值研究

应用二维数学模型研究天然气催化燃烧壁面反应及载体气固界面上热质传递与流动耦合的现象。通过改变载体通道入口混合气体(天然气与空气)的温度、质量分数及壁面上反应的条件来评价努塞尔数和舍伍德数。模拟结果表明,努塞尔数和舍伍德数并不单独取决于燃料质量分数及壁面条件,而取决于壁面的反应速率。模拟同时表明,进口的温度对通道壁面传质影响最大,其它影响较小。     

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%.     

水平梯度表面能材料表面上的滴状凝结换热系数

本文在均质表面的单个球缺形液滴换热模型和液滴通用尺度分布规律的基础上,结合梯度表面能材料表面的液滴分布和凝结换热特性,得到了一维水平梯度表面能材料表面上的滴状凝结换热计算式。在此基础上,研究了壁面过冷度、接触角梯度、工质物性等参数对梯度表面能材料表面滴状凝结换热性能的影响。结果表明:随着过冷度的增加和凝结工质汽化潜热的增大和表面张力的减小和接触角梯度的增大,平均表面凝结换热系数会增大。     

微槽群相变与热电制冷结合的激光器冷却系统

本文运用微槽群复合相变和热电制冷(TEC)技术来实现激光器系统低温下的高热流密度散热.通过对不同工质在不同充液率下的实验研究发现,工质和充液率对系统的运行状况有重要的影响.在选用甲醇作为循环工质,并且在系统充液率为1.5的情况下,系统能够达到所需的散热冷却效果;本文实验分析了冷凝器的工作状况对蒸发器表面温度的影响,提出通过提高TEC制冷片的制冷量和强化铜散热片的散热能力来降低冷凝器的温度,进而降低蒸发器的温度.     

竖直平壁上双组分混合液膜态沸腾换热解析研究

本文应用近似解析方法对双组分混合液在竖直平壁上的膜态沸腾换热进行了理论分析,得到了其平均膜态换热系数的解析计算式,并通过三种典型的双组分混合液例证了传质过程对换热的影响。     

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．     

U型管传热量影响因素的数值模拟研究

地下换热器是地源热泵的重要组成部分,竖直U型管是最常见的地下换热器形式. U型管与土壤间的传热受诸多因素的影响.为分析这些因素对于U型管传热的影响,本文建立了地源热泵竖直U型管地下换热器的三维全尺寸数值模型,在此基础上采用CFD软件FLUENT对U型管的埋管深度、进口水温、管内流速等一系列因素在冬夏不同工况下对U型管传热量的影响进行了数值模拟研究.经过整理分析得出的各种因素对传热量影响可以为优化工程设计提供依据.     

毛细微槽内的相变传热的实验研究

本文对矩形毛细微槽竖直板的相变传热特性进行了实验研究。结果表明毛细微槽对相变换热具有很大的促进作用。当壁面过热度较小时,相变换热形式主要是三相接触线附近的蒸发换热机制。而当过热度较大时,微槽内发生剧烈的沸腾。微槽内相变换热的临界热负荷有两种产生机理:其一是当微槽长度较大时微槽内由于流动阻力而产生的液体输运临界;另一机理是当微槽长度较小时的池内沸腾临界现象,亦即由动态微液层模型决定的临界机理。实验还得到了微槽强化传热的最佳优化尺寸。     

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。