微通道热沉内液氮流动沸腾的换热特性

本文研究了流最为50.1～880.5 kgm-2s-1,干度为0.01～0.25范围内微通道热沉内液氮流动沸腾的换热特性.热沉基材为一块长宽厚为50 min×30 mm×4 mm的不锈钢板,钢板上加工有宽1.0 mm,深2.0 mm的9个通道.实验结果表明在定热流密度条件下,热沉表面温度分布很不均匀,这主要是由微通道内...     

小通道内液氮流动沸腾的可视化研究

通过高速CCD可视化实验,在气体表观速度0.01～26.5m/s,液体表观速度0.01～1.2m/s范围内,对内径为1.931mm垂直向上圆管内液氮流动沸腾的流型特性进行了研究.所观测的主要流型为:泡状流,弹状流,搅拌流和环状流.并绘制了流型图,发现环状流占了大部分的区域,干度大于0.15的区域基本上都是环状流.分析了流量对流型转变的影响,流量越大,相应的流型转变干度越低,而且流量大于820kg/m2s时,没有发现泡状流.通过与相同水力直径的空气-水的流型图比较,发现本文中的弹状流区域要小很多.通用的流型转变模型预测结果与实验结果相差较大.     

毛细管中液氮的沸腾传热特性实验研究

在本研究中,采用控制热流密度的方法对放置于毛细管中的细小加热丝在液氮中的传热特性进行了实验研究, 在实验中详细研究了毛细管直径尺寸d(0．24-3．8 mm)和位置倾角θ(0°-90°)对传热特性的影响．实验结果表明毛细管的直径尺寸和位置倾角对传热性能有很大的影响,在一定的范围内对传热具有强化作用。     

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。     

液氮中导线加热丝的沸腾传热特性研究

本文以50μm的磷青铜丝作为加热丝和测温元件,采用控制热流密度的方式测量了0°-90°倾角下加热丝在液氮中的沸腾曲线,结果表明:核态沸腾在增加热流密度时存在滞后现象;Bromley公式能准确的预测出膜态沸腾换热曲线的斜率,Zuber模型和Kutateladze公式预测水平细加热丝的CHF误差在15%以内;对于Leidenfrost热流密度的预测,常温流体的计算模型并不适用;CHF随倾角的变化较大,且大于加热平面在相同倾角下的变化幅度。     

饱和液氮爆发沸腾实验与传热机理分析

瞬态高热流加热下饱和液氮会发生爆发沸腾,而对于该过程的特殊传热机理因素,目前还没有相关的深入研究和分析。本文基于实验,在总结沸腾传热机理研究成果的基础上,重点分析了饱和液氮爆发沸腾过程中以汽泡群形态实现热量传递的特殊之处,并进行了理论模拟验证。结果表明,汽泡群内部众多汽泡所发生的破裂收缩行为,会释放潜热并形成热流,成为爆发沸腾独特的传热机理影响因素。     

烧结型涂层管内R410A流动沸腾换热实验研究

文实验研究了制冷剂R410A在长1.3 m,内径4 mm的不锈钢光管和不锈钢烧结多孔涂层管内的流动沸腾换热与压降特性。实验饱和温度为10℃,进出口干度变化范围从0.1至0.9,质量流速变化范围为270～620 kg·m~(-2)·s~(-1)。实验结果表明:在进出口干度固定在0.1和0.9的工况下,烧结涂层管的流动沸腾换热系数随着质量流速的增加而降低,但是光管的1.2至1.5倍;分别固定质量流速为350和450 kg·m~(-2)·s~(-1),进出口干度差值维持在0.2时,烧结涂层管和光管的换热系数均随着干度增加先增加后急剧下降。在此工况下,烧结涂层管的流动沸腾综合强化效果是光管的2.11至3.58倍,并在高干度区域达到最大值。     

超薄泡沫铜对流动沸腾的强化换热特性

由于传热系数高、温度均匀性好及工质需求量少,微通道沸腾冷却成为极具前景的冷却方式。本文主要以烧结超薄泡沫铜为研究对象,以去离子水为工质,探讨孔隙率、入口温度和质量流率对沸腾换热特性进行研究。实验表明,增加流量和降低入口过冷度都可提升泡沫铜的换热性能。超薄泡沫铜孔隙率越高,其换热性能越好,高孔隙率泡沫铜换热性能比较优越,超薄泡沫铜两相换热系数提升约30%。     

大空间和毛细管内液氮池沸腾传热的实验研究

文中以直径50μm,长20mm的磷青铜丝作为加热丝和测温元件,采用控制热流密度的方式测量了0°,30°,60°和90°倾角下大空间和玻璃毛细管内液氮的沸腾曲线,分析了毛细管对核态沸腾传热的影响以及管径和倾角对临界热流密度的综合影响。结果表明,在实验管径内,毛细管对于核态沸腾传热有明显的强化作用;并存在一最佳管径,可在30°~90°倾角范围内获得最大的CHF值,并且其值高于大空间时的CHF。     

多孔表面的液氮池沸腾实验研究

文中对颗粒烧结多孔表面和泡沫金属多孔表面上的液氮池沸腾换热特性进行了实验研究,并与光滑铜表面的试验结果进行了比较。结果表明,多孔表面成核条件更好,使得沸腾起始点相对于光滑表面提早;随着热流密度逐渐增大,气泡增多,且在多孔层内部连成一片,加热表面气泡离开受到多孔层的限制,热阻增加,换热系数大幅降低,整个沸腾进入表面沸腾阶段;多孔结构所产生的毛细抽力不断补充冷却流体,使表面沸腾能够持续较长时间,实验中未观测到临界热流密度现象。在实验基础上,文中描述了多孔表面不同池沸腾换热阶段的主要换热机理,并分析了流体工质、多孔层厚度、渗透系数、孔隙率等参数对多孔表面池沸腾换热的影响。     

Flow boiling heat transfer enhancement under ultrasound field in minichannel heat sinks

The enhancement of the heat transfer assisted by ultrasound is considered to be an interesting and highly efficient cooling technology, but the investigation and application of ultrasound in minichannel heat sinks to strengthen the flow boiling heat transfer are very limited. Herein, a novel installation of ultrasound transducers in the flow direction of a minichannel heat sink is designed to experimentally study the characteristics of heat transfer in flow boiling and the influence of operation parameters (e.g., heat flux, mass flux rate) and ultrasound parameters (e.g., frequency, power) on the flow boiling heat transfer in a minichannel heat sink with and without ultrasound field. Bubble motion and flow pattern in the minichannel are analyzed by high-speed flow visualization, revealing that the ultrasound field induces more bubbles at the same observation position and a forward shift of the onset of nucleation boiling along the flow direction, as ultrasonic cavitation produces a large number of bubbles. Moreover, bubbles hitting the channel wall on the left and right sides are found, and the motion speed of the bubbles is increased by 31.9% under the ultrasound field. Our results demonstrate that the heat transfer coefficient obtained under the ultrasound field is 53.9% higher than in the absence of the ultrasound field under the same conditions, and the enhancement ratio is decreased in the high heat flux region due to the change of the flow regime with increasing heat flux. This study provides a theoretical basis for the application of an ultrasound field in minichannel heat sinks for the enhancement of flow boiling heat transfer.     

毛细多孔介质在液氮中的传热试验研究

为了研究毛细多孔介质在液氮中的传热性能,进行了在试验件中不填充和填充超细玻璃棉的试验。采用低温热电偶连续测量试验件的5个不同位置的温度,得到了5条温度曲线。分析曲线表明超细玻璃棉对传热过程有明显的强化作用,且能使试验件在一段时间内保持相对稳定的低温。并从理论上分析了换热过程,整理了换热方程组。     

二氧化碳管内沸腾换热系数关联式的分析

了解管内流动沸腾特性并准确地预测出其换热系数,对设计紧凑、高效的CO2蒸发换热器有着至关重要的作用.文中分析了几个国内外已公开发表的换热关联式,并将预测结果与实验数据进行对比和误差分析,比较后发现Yoon2004、Jung关联式的预测精度相对较高,但各关联式对干涸后的换热系数预测普遍有较大偏差,有待进一步的改进.     

Experimental investigation of flow boiling heat transfer enhancement under ultrasound fields in a minichannel heat sink

Ultrasound is considered to be an effective active heat transfer enhancement method, which is widely used in various fields. But there is no clear understanding of flow boiling heat transfer characteristics in micro/mini-channels under ultrasonic field since the studies related are limited up to now. In this paper, a novel minichannel heat exchanger with two ultrasonic transducers inside the inlet and outlet plenum respectively is designed to experimentally investigate the impacts of ultrasound on flow boiling heat transfer enhancement in a minichannel heat sink. Flow visualization analyses reveal that ultrasound can promote rapid bubble motion, bubble detachment from heating wall surface and thereby new bubble generation, and decrease the length of confined bubble. Furthermore, the flow boiling experiments are initiated employing working fluid R141b at different ultrasonic parameters (e.g., frequency, power, angle of radiation) and heat flux under three types of ultrasound excitations: no ultrasound (NU), single inlet ultrasound (IU), inlet and outlet ultrasound (IOU). The results indicate that ultrasound has obvious augmentation effects on flow boiling heat transfer even though the intensification effects will be limited with the heat flux increases. The higher ultrasonic power, the lower ultrasonic frequency and the higher ultrasonic radiation angle, the better intensification efficiency. The maximum enhancement ratio of h_ave in the saturated boiling section reaches 1.88 at 50 W, 23 kHz and 45° under the experimental conditions. This study will be beneficial for future applications of ultrasound on flow boiling heat transfer in micro/mini-channels.     

聚变堆偏滤器过冷水流动沸腾强化换热性能研究

选择欧拉多相流模型和非平衡沸腾模型,用Fluent 软件对单边受热竖直向上平滑管进行了过冷流动沸腾换热的数值分析。研究了不同质量流速、进口温度和热流密度对对流换热系数和空泡份额的影响,并分析了它们对传热恶化的影响。     

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。     

二元混合工质HFC23/CFC13池核沸腾传热的实验研究

实验测量了二元混合工质HFC23/CFC13池核沸腾传热特性。加热面为紫铜表面,实验测量的压力范围为0.1~0.55 MPa,热流范围为10 kW/m2~300 kW/m2。实验数据同现有经验关联式的计算结果相比较,发现Fu jita andTsutsu i关联式和Thom e and Shak ir关联式对混合工质HFC23/CFC13的传热系数预测较准确,预测值与实验值之差≤±20%。     

池沸腾传热的数学分析

在统计方法的基础上,对于池沸腾换热的传热机理提出了一个数学模型. 在没有增加新的经验常数的条件下,从该模型中可得到池沸腾热流密度是壁面过热度、活化穴最小与最大尺寸、流体的接触角与流体物理特性的函数. 该模型可以较好地解释润湿性如何影响沸腾热流密度. 对不同的接触角,模型预测的结果与实验相符合. 关键词： 池沸腾 传热 数学模型     

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。