冰浆储存与融化及流动换热特性研究现状及展望

冰浆具有良好的流动性、传输性以及传热性能,在电力削峰填谷上有着很大的应用前景。文中主要对冰浆制取方式的优劣性进行对比,着重介绍了国内外冰浆储存与融化的研究进展,对冰浆流动换热的动态特性进行分析,并根据研究现状对下一步研究工作进行了展望。     

动态冰浆流动特性分析

阐述了动态冰浆流变性质的Bingham模型,并利用该模型计算了冰浆在层流和湍流状态下的摩擦因子,得到了冰浆在水平直管内流动的压降曲线,分别就层流和湍流情形分析了各种参数对流动压降的影响。     

冰浆流动特性研究进展

冰浆是当前载冷和蓄冷材料领域的研究热点,有着良好的流动和换热性能.综述了冰浆在管道、泵等输配部件内的流动特性;探讨了含冰率、流速、初始溶液浓度等因素对冰浆流动形态、流变特性以及流动压降的影响;在总结冰浆流态转换规律的基础上,分析了冰浆的流变模型和其在不同部件中流动的压降特性.     

电动汽车空调室外换热器空气侧流动换热模拟研究

采用数值模拟方法对室外微通道换热器翅片侧空气流动换热性能进行仿真计算, 探讨了在制冷工况下,不同百叶窗结构对微通道换热器空气侧传热及流动特性的影响. 结果表明j 因子的模拟结果与实验关联式之间的平均偏差在7.8% 以内,f 因子的平均误差在7.35 % 以内, 符合工程应用要求. 雷诺数较低时, 传热因子j 和阻力因子f 都随Fp 的增大而减小, 雷诺数较高时,Fp 对两者的影响不明显; 随着开窗角度增加换热器换热系数会呈现先增加后减小的趋势, 同时压降会随开窗角度的增大而有所升高.     

90°弯管内冰浆流动特性数值模拟

基于欧拉法建立了冰浆流动的混合模型,对冰浆在90°弯管内的流动特性进行了数值模拟研究,获得了弯管内冰浆的流场和冰晶颗粒的运动轨迹,探讨了弯管管径、曲率半径及冰浆的流速、浓度参数对弯管内冰浆压降的影响,并对弯管压降的模拟结果与实验结果进行对比,两者吻合较好。结果表明:在计算参数范围内,弯管压降随冰浆流速、浓度及弯管曲率半径的增大而增大,随弯管管径的增大而减小;冰浆在弯管内流动形成二次流现象,两个漩涡区域出现在弯管截面两侧;漩涡导致部分冰晶颗粒的运动轨迹发生改变,并使其向弯管下方的负压区聚集,增大了冰晶颗粒的碰撞几率。     

凹槽通道中流动和换热的数值模拟

对凹槽通道中的流动和换热问题进行了数值模拟. Nu的数值结果与文献已有的激光全息干涉实验结果基本一致,但某些工况与实验结果差别大约达到了20%～30%.数值计算获得的温度场也与文献已有的激光全息干涉实验结果基本一致.流场的数值结果表明,入口第一个突出块上出现了回流,这可以解释为什么第一个突出块的平均Nu较小.当Re=2632时,在最后一个突出块后出现了涡列,所得到的数值结果是振荡的,表明流动与换热在这个参数下出现了自维持振荡,是非稳态的.     

旋液式冰浆浓缩器的阻力特性研究

本文针对前期优化得到的适合于冰浆浓缩的旋液分离器阻力特性进行研究。首先通过实验得到空气柱存在时不同旋流器结构下阻力特性数随雷诺数的变化曲线,结果表明溢流管直径减小或溢流管插入深度增大都将使得阻力特性数增大。并对某一旋流器结构下空气柱存在与不存在时的阻力特性曲线进行比较,结果表明空气柱的存在也将增大旋流器的阻力特性数。最后通过数值模拟,得到旋液式冰浆浓缩器内部压力场分布规律。     

单柱微通道流动沸腾换热数值模拟研究

高功率电子芯片的安全运行需要高效的散热技术。流动沸腾换热由于高换热系数受到广泛关注。为精确模拟微通道内流动沸腾复杂两相流过程,本文提出了耦合VOF方法的在相界面处迭代求解能量源项的相变模型。针对单微柱微通道内流动沸腾换热过程进行了数值模拟,分析了瞬态两相流过程及温度场演变规律,查明了热流密度及进口过冷度的影响机制。结果表明,由于局部蒸汽的覆盖,不同工况下微通道内流动沸腾存在热阻的转折点,高热流密度对应更高的气泡生长速度和成核面积,高过冷度会延缓转折点,但整体热阻将升高。     

基于纳米磁流体微通道内流动换热性能研究

为探究磁场强度和肋片高度对微通道内Fe₃O₄-H₂O纳米磁流体流动换热性能的影响,采用数值模拟的方法,以开放式间断微通道热沉为研究对象,在雷诺数为200到500之间展开数值模拟研究,模拟微通道内流体工质流动换热过程。结果表明：进出口压降随雷诺数的增大而增大,且随着磁场强度的增大,压降的增大趋势愈显著;微通道的换热性能随着磁场强度的增大,呈现出先增大后减小的趋势;通过增加肋片高度,可以有效的提高热沉的传热性能。研究发现,开放型微通道综合换热性能优于封闭型,在所研究的参数范围内,微通道肋片高度达到0.9 mm时,综合换热性能和均温性最佳。     

波纹管管内层流流动和换热规律的实验研究及数值模拟

波纹管是近几年来被广泛采用的一种强化换热元件,对其管内的流动和换热规律进行研究具有十分重要的意义。本文通过实验和数值模拟的方法,对三种不同尺寸(φ=19 mm、25 mm、32 mm)的波纹管层流流动和换热进行了研究,发现存在一个临界的Re数,当Re数小于临界值时波纹管的换热性能不及对应的光管,随着Re数的增加,波纹管换热性能逐渐改善。     

冰浆在蓄冰槽内的蓄冰特性及其均匀度研究

对动态冰蓄冷中蓄冰槽蓄冰过程的动态特性进行实验研究,分析了影响蓄冰形成富冰层形状变化的参数:入口冰浆流量、固相含量、初始液面高度及入口管布置。分析实验结果,总结实验规律表明:冰浆流量与固相含量对富冰层变形影响较大,其它因素次之;增大上述两参数能够有效提高堆积富冰层的均匀性,提高蓄冰槽的有效利用率。     

动态冰浆流动的浓度分布及粘性研究

动态冰浆是一种固-液两相流体。文中采用理论模型研究了动态冰浆在非均质流动情况下的冰晶浓度分布,分析了冰晶浓度、冰浆流速、管道直径、冰晶粒径大小对冰浆的动态粘度的影响。分析表明:在高冰晶浓度、低流速情况下,冰浆的平均粘度不仅和冰晶浓度和载流溶液的粘度相关,还受到冰浆流速、管道直径和冰晶颗粒大小的影响。     

动态冰浆传热特性的研究

动态冰浆由于具有较强的蓄能和传热能力,日益受到人们的重视。文中建立了动态冰浆传热特性的数理模型,并利用已知的载流溶液和冰晶的物性参数,得到了动态冰浆在水平直管、等热流加热条件下的传热系数,根据计算结果,分析了传热系数随着冰浆浓度的变化的规律和冰浆流速和管径对动态冰浆传热性能的影响。     

动态冰浆在多领域上的应用

为加深对动态冰浆的认识,文章介绍了动态冰浆的制取方式,着重讨论动态冰浆在建筑空调、食品加工、医疗保护以及其他场合的应用.通过与冷冻水及其它类型冰的比较分析,表明动态冰浆在蓄冷密度、流动性与传热性能等方面具有独特的技术优势.     

矩形微通道内两相流流阻压降特性的可视化研究

以去离子水和质量分数为0.3%的水基纳米流体为工质,在当量直径为1.241mm的矩形微通道内进行了两相流流动沸腾的实验研究,并借助高速摄像仪对矩形微通道内流型随着质量流量及热流密度的变化进行了观察分析。实验结果表明:单位长度上的两相摩擦压降会随着质量流速的提升而提高;单位长度上的两相摩擦压降会随着热流密度的增大而升高;减小质量流速和提高其热流密度均会加快气泡的产生并提高气泡的脱离直径,当热流密度增大到一定程度时,通道内几乎为环状流与液态单相流交替出现,且环状流占周期中的较长时间。     

冰浆制备系统的研究及改进

介绍了一种改进的真空制冰系统,该系统利用中介物质减小对系统运行真空度的要求。本改进具有提高真空制冰系统能源效率的潜力,并改善了系统的运行性能,降低了对真空罐承压能力的要求。分析了本改进可能面临的不利因素及今后的研究方向。     

小型动态冰浆制取装置的实验分析

设计出一台小型的风冷式冰浆制取装置,采取预冷和无预冷两种模式对小型风冷制冰装置的出冰效果和能效系数进行实验研究。实验结果表明,与无预冷工作模式相比,采用预冷器后制冰机出口的出冰温度明显降低,成冰所需时间缩短,系统能效比EER提高近43%。