水平管外蒸气轴向流动凝传热理论与实验研究

根据水平管外蒸气轴向流动速度随轴向距离的增加而逐渐减小的流动特性，建立了边界层外蒸气轴向流动速度方程，通过对数学模型的数值求解，得到了无量纲液膜厚度及凝结换热系数的数值解，同时提出了蒸气轴向流动速度随轴向坐标z的变化关系。并通过实验进行了验证，理论计算结果与实验结果吻合得较好。通过数据整理得到了实验关联式。     

水平管外蒸气轴向库特流动时的凝结换热

根据蒸气在管束间和套管环流道内流动特性，建立了适应该种流动凝结换热的物理及数学模型；通过数值求解，得到了蒸气流束对流膜厚度的影响区域及其随雷诺数，雅可比数及普朗特数的变化关系，表明这种流动形式强化了凝结换热。     

水平管外轴向对流凝结强化传热的研究

对纯净饱和蒸气沿水平圆管外轴向强制对流凝结换热的强化传热机理进行了分析和计算。得到了适应该种流动形式的强化传热措施。     

水平肋管外凝结换热的理论与实验研究

管外轧肋以强化凝结换热的方法应用得非常广泛,但定量描述这一强化过程的理论工作还远远落后于其应用程度.本文从肋管强化凝结换热的机理着手,经过细致的理论分析,对Borovkov 模型作了两个方面的修正:一是肋峰区与肋谷区凝结液压力差项的确定;另一是水平肋管底部凝结液附着区域的求取方法.从而建立起全面描述水平肋管外凝结换热的理论模型,并进行了求解.修正后的模型较原模型更加合理完善.为验证理论工作的准确程度,通过实验测定了平均凝结换热系数,并与理论计算值作了比较,比较结果基本令人满意.     

水-酒精混合蒸气在竖直管外凝结特性的研究

在低于大气压下,通过实验研究了水蒸气和不同酒精含量的水-酒精混合蒸气在竖直铜管外的凝结换热特性,同时记录了凝结状态.实验结果显示:在不同的酒精含量下,随着过冷度的变化,凝结换热系数均呈现出具有峰值的非线性变化特征;随着酒精含量的减少,凝结换热系数显著增大;当酒精的质量分数为1%时,凝结换热系数的峰值是相同条件下水蒸气凝结换热系数的9倍;当酒精的质量分数为50%时,凝结换热系数与相同条件下的水蒸气凝结换热系数相当.分析表明,凝结换热系数的非线性特征是由于凝结液热阻以及扩散热阻的复杂变化所引起的.     

R22饱和蒸气在水平双侧强化管外凝结换热的实验研究

对氟里昂制冷工质Ｒ２２在水平单管外的凝结换热性能进行了实验研究．传热管分别采用光管、低肋管及６根不同几何参数的双侧强化高效传热管．试验结果表明：强化管内侧强化换热效果为光管的２倍左右，管外凝结换热系数是光管的５～７倍．在冷凝温度为４０℃、管内冷却水流速范围为０．５～３．２ｍ／ｓ时，各强化管总的传热系数是低肋管的１～２倍，是光管的４～６倍     

双旋转轴间瞬态流动与换热的实验研究

对双旋转轴间的瞬态流动与换热的实验研究发现:影响外轴内壁瞬态平均换热系数特性的因素中,以轴向冷气雷诺数的影响最大,外轴罗斯贝数次之,内轴罗斯贝数的影响最小;在双旋转的影响因素中,外轴内壁换热特性主要取决于外轴罗斯贝数,内外轴转速差和正反转因素影响较弱.     

椭圆管外的冷凝传热

本文求得了计算椭圆管外局部凝结换热系数、总平均凝结换热系数及局部凝结液膜厚度的解析式,并给出了计算实例.同时,得到了平均凝结换热系数相对于等周长圆管而言增加的百分数随b/a的变化规律,导出了对工程实际有意义的凝结换热准则关系式.     

椭圆管外含不凝气体的蒸汽凝结传热的数值研究

对含不凝气体的蒸汽掠过椭圆管外,伴随凝结发生的传热传质现象进行了数值模拟。研究了等周长椭圆管长短轴比(a/b=1.0~4.0)、工质进口速度(v)以及蒸汽质量分数(Y_v)对凝结传热及复合传热的影响。研究发现,当a/b为1.0时,凝结传热最强,随着a/b增大,椭圆管外凝结换热系数有所降低;当椭圆长短轴比为4.0时,约下降20%;椭圆管外的平均凝结换热系数随着进口速度和蒸汽质量分数增大而增大。     

饱和蒸汽在过冷液面瞬态凝结可视化实验

为了研究饱和蒸汽射入水中和在过冷液面的凝结特性,实验采用S270A型红外热成像仪取代了前期实验的热电偶,精确测出了CMT内蒸汽凝结过程的温度变化.根据实验结果发现热水层的再分层现象,并揭示热水层随时间的变化趋势.最后计算出有、无遮流板时的瞬态凝结换热系数;加遮流板时压力平衡前的凝结换热量占了总换热量的62%～76%,无遮流板时体换热系数最大达到了约70 000 W/(m3·℃).     

水平冷凝强化管传热性能实验数据处理方法

针对在大温差传热工况下,使用对数平均温差法确定相变传热管的传热性能时产生较大偏差、不能确切的反映实际的传热情况的不足,以及根据测实数据处理的实际需要,提出了一种基于局部热流密度、应用遗传算法来处理传热性能实验数据,从而确定冷凝强化管的传热性能的方法.并用此方法对一种双侧表面强化冷凝管的实验数据进行处理,获得了管内外对流换热关联式.     

微重力下管内凝结换热性能的研究

为了预测失重条件下航天飞行器中冷凝器的传热性能，提出了一种研究微重力场中管内凝结换热过程的方法，建立了管内环状流域层流凝结换热的数理模型。改变重力加速度ｇ值进行仿真计算，随着ｇ值的减小，凝结液膜变厚，使凝结换热恶化，例如在相同冷却条件下，当进口蒸气Ｒｅ数为１０４时，ｇ＝０和ｇ＝９．８ｍ／ｓ２环境下的平均冷凝Ｎｕ将降低３０％。并以重力场中垂直管内凝结换热的实验结果对模型进行了间接的检验。给出了预测零重力环境中管内平均凝结换热系数的准则关联式，可供航天器热控系统的热分     

实现水蒸汽滴状冷凝的表面材料研究

分别采用离子注入，等离子体聚合和动态离子束混合注入技术在黄铜管外表面制备了具有低表面能的非晶态离子注氮合金，聚六氟丙烯和聚四氟乙烯表面，实现了水蒸汽在常压下的滴状冷凝，实验结果表明，各种表面均能提高冷凝传热系数约２０倍，由于不同技术制备的表面形成滴状准凝的机制不同，各具有不同的特性，分析讨论了各种技术制备低表面能表面的特点及其应用前景。     

燕尾形轴向槽道热管的蒸发冷凝传热特性

建立了燕尾形轴向槽道热管蒸发和冷凝薄液膜传热特性理论模型,并对模型进行了数值求解.对蒸发薄液膜区液膜厚度、接触面温度和热流密度分布进行了分析,给出了汽液接触面蒸发/冷凝传热系数沿轴向的变化.研究表明:在蒸发薄液膜区域,薄液膜厚度沿槽壁方向呈线性增加;汽液接触面的温度在起点几乎和壁面温度相同,随着薄液膜厚度的增加而迅速降低;在薄液膜的起始段,热流密度快速达到最大值,随即迅速减小.蒸发段的蒸发传热系数大于冷凝段的冷凝传热系数,蒸发/冷凝传热系数在整个绝热段并不都为零.同时,通过实验验证了模型的正确性.     

波槽管管外蒸汽凝结换热若干影响因素实验研究

介绍了布置方式、真空、管材及凝结方式等因素对波槽管管外凝结换热影响的实验结果，并对结果进行了分析．对于布置方式而言，在条件允许的前提下，冷凝器采用水平布置比较合理；真空条件下，不凝性气体含量对凝结换热影响较大，应重视冷凝器的密封问题；管材B30传热性能较好，而钛材具有耐腐蚀，质量轻等优点；若对外壁面进行改性处理以促进珠状凝结，这将是进一步提高波槽管总体传热性能的重要途径，所得结论对波槽管的开发应用有重要的参考价值．     

水平管外降膜蒸发气水对流过程换热量数值模拟分析

对水平管外降膜蒸发气水对流过程进行了三维数值模拟.模拟了迎面风速分别为1.0、1.6、2.2 m/s以及喷淋密度从0.036 kg/(m·s)增加至0.084 kg/(m·s)工况下气水对流传热传质过程,计算了气水对流过程的平均换热系数与Sh.结果表明,研究工况范围内汽化换热量在总换热量中占比为71%～77%;同一迎面风速空气条件下,随着喷淋雷诺数的增加,Sh先增大后缓慢减小;迎面风速的增大可以显著提高传热传质效果.     

HCFC141b气体水合物水平换热管外生长特性研究

通过自建的可视化气体水合物反应实验台,对质量分数为0.2%的SDS(十二烷基硫酸钠,分子式为C12H25SO3Na)水溶液和HCFC141b在单根水平换热管外生成气体水合物的过程进行了可视化观测,通过照片和采集的温度值对水合反应的过程特性进行了描述,发现气体水合物和冰的生长形态完全不同,它不是围绕着换热管生长,而是沿着固体表面(换热管表面)渗透到制冷剂相中生长.采用表面自由能理论进行机理分析表明,其原因在于水溶液在表面张力的作用下可以沿着换热管表面自发渗透到制冷剂相中.据此可以认为,在间接接触换热式气体水合物蓄冷系统中,如果在换热器外增加垂直金属翅片,将有利于改进气体水合物的生长过程.     

水平新型微肋管内流动冷凝换热及流阻特性

为研究微肋管结构尺寸及工况等对管内流动冷凝性能的影响，采用R22为工质对4种结构的微肋管和1根Ф9．52mm光管进行了实验．根据实验结果分析了质量流速、微肋结构尺寸和管径等对冷凝换热性能的影响．实验结果表明，两根Ф9．52mm微肋管的换热系数分别比光管提高了90％和120％，而其内表面积只比光管增加了40％和70％．