水平管降膜蒸发器传热特性研究

建立了水平管降膜蒸发和管内凝结传热实验台,通过对实验结果的归纳,获得了水平管降膜蒸发器总传热系数随喷淋密度、蒸发温度、传热温差和蒸汽入口流速的变化规律,以及管间距对传热特性的影响。结果表明,总传热系数随喷淋密度、蒸发温度的增大而增大,随传热温差的增大而减小,而蒸汽流速对传热系数影响较小;在本文研究的管间距范围内,当管间距为46.7 mm时,总传热系数最高。     

固着液滴蒸发薄液膜区传质传热特性数值研究

本文基于扩展Young-Laplace方程和动力学理论,以水为工质,建立固着液滴蒸发薄液膜区、宏观弯月面区、固体基底内部及气液、液固、气固界面的耦合传热模型,并探究固体基底厚度和热物性对蒸发薄液膜区传热特性的影响。结果表明,由于液滴蒸发过程中的冷却效应,三相接触线附近的基底温度低于周围固体温度;蒸发速度越快,温度差越大。蒸发薄液膜的长度、最大质量流量和传热量与基底厚度与液滴半径比值h_r有关;当h_r=0.4时,薄液膜区传热对总体传热贡献最大;基底的热导率越小,蒸发液滴具有更长的蒸发薄液膜长度及更强的界面传热,薄液膜区传热对总体传热影响越显著.     

微细通道内蒸发薄液膜区壁面滑移及微流动特性

基于扩展Young-Laplace方程和动力学理论研究微通道中蒸发薄液膜区固液界面附近流动和传热特性,考虑压力特征、壁面滑移和温度跳跃建立物理模型.利用边界层近似,提出一种计算固液界面吸附微液层热阻的方法,导得固液界面的热阻和温度.数值模拟结果表明,壁面微流动会降低毛细压力梯度,增加壁面热阻,降低液相过热度,恶化液膜铺展和传热性能,在薄液膜区不可忽略.阐明壁面微流动含义,指出滑移系数与吸附流动微液层厚度的关系.     

圆锥形传热面上的薄液膜沸腾

液体在水平传热面上沸腾时,液位越低传热系数越高的现象,见文献[1—3]。液位降到一定限度后,稳定沸腾遭到破坏,传热面上出现的干燥斑因得不到液体的补充逐渐扩大,直到传热面烧毁。为解决零液位附近薄液膜滞腾的稳定性问题,文献[4]研究了倾斜传热面的液膜沸腾。指出:当倾斜传热面的一端保持零液位,沿长度方向液位逐渐增加的状     

基于薄液膜蒸发的超高速冷冻方法初探

玻璃化冷冻方法是细胞超低温保存的有效冷冻方法之一.在细胞的玻璃化冷冻过程中,降温速率的提高有利于细胞内外溶液玻璃化程度的增加,同时可以降低低温保护剂的浓度,进而减少低温保护剂对细胞的毒性损伤和渗透性损伤.本文尝试将薄液膜蒸发这种高效相变传热方式与液氮的低温冷却过程相结合,发展了一种超高速、超低温冷冻降温方法.初步的实验结果表明:冷冻载体从10℃降到-180℃,其平均冷却速率达到了148052℃/min。     

烧结丝网结构蒸发器内传热特性实验研究

本研究开展了不同工质、不同运行压力、不同丝网厚度及目数对烧结丝网结构蒸发器内传热特性影响的实验研究。实验中采用工质分别为R141b、R113、R649;运行压力范围为0.86×10~5~2.0×10~5 Pa;烧结丝网结构的厚度分别为0.6mm、0.8 mm、1.0 mm;丝网目数分别为60目和140目。实验结果表明:运行压力、丝网厚度和丝网目数对丝网结构换热表面的换热特性有重要的影响;汽化核心随着热流密度的增加而增加;单个气泡生长过程与池沸腾气泡的生长过程明显不同。     

垂直管外降落液膜的流动和传热特性

本文报道对过冷薄层水膜沿均匀加热竖管外壁向下流动时的流动和传热特性而作的实验研究。详细描述了液膜流态和液膜破断临界现象。根据实验数据拟合出液膜破断临界热流密度经验公式,同时还拟合出正常液膜和接近破断临界时的液膜的换热系数综合关系式。实验中液膜雷诺数的变化范围是800—6800;最大热流密度达8.67x10~4W/m~2。     

矩形微槽蒸发薄液膜新边界条件的设定

采用了一种新的边界条件来求解微槽内蒸发薄液膜的控制方程。这种新的边界条件保证在毛细微槽中,本征弯液面区域的液面弯曲中心位于微槽的中心线上,从而消除了传统微槽薄液膜计算模型中产生的物理矛盾。计算结果显示随着过热度的增加,本征弯液面部分的曲率半径不是恒定的,而是逐渐增加的,这导致了本征区域毛细吸力的降低。计算结果同时表明在本征区域的较薄位置,存在一个狭窄的热流密度相当大的子区域。在数值研究中,如果将此子区域用恒定半径的区域来替代,从理论上来讲是不合理的。     

基于微肋管的微沟槽表面薄液膜沸腾理论模型

本文提出了基于微肋管的薄液膜蒸发沸腾的输运现象数学模型及其有限差分求解方法。数值模拟结果表明,在蒸发扩张半月形液膜中,非蒸发液膜区域液膜形状主要取决于分子膨胀压力;在薄液膜区域与非蒸发区域的连接处存在着一个强烈的蒸发点,这是膨胀压力和表面张力共同作用的结果;在本征半月形液膜区域压力梯度几乎完全取决于表面张力,因而在该区域内液膜形状可以假定为圆弧形状。     

水平管降膜蒸发器传热优化研究

基于分布参数方法,对大型制冷系统中的水平管外降膜蒸发进行了传热优化数值模拟计算.在计算中,分析了饱和的液态制冷剂R134a在水平的铜管束外流动蒸发的换热特性.模型考虑了不同的管子类型和2流程不同管程布置对蒸发器换热特性的影响,结果表明,蒸发器采用Turbo-EHP管的性能高于其它管;不同管程布置对蒸发器性能的影响比较大,其中,下进上出管程布置的换热性能优于其它管程布置.同时,本文考虑了传热管外"干斑"对换热的影响.本文结论对于大型制冷系统中的降膜蒸发器传热优化设计具有指导性意义.     

水平微细圆管内膜状凝结换热特性的研究

实验研究了微细圆管内凝结换热特性,实验中采用四种不锈钢管,其内径范围为289-997μm。基于实验结果, 分析了换热温差、蒸汽进口雷诺数Rein和管径对管内膜状凝结换热系数的影响,发现温差对管内膜状凝结换热的影响很小, Nu随蒸汽进口雷诺数Rein增加而增大,随管径减小而降低,而对流换热系数随管径减小而显著增大。     

微槽群相变散热器传热性能的实验研究

本文对应用于大功率芯片散热的微槽群相变散热器的散热性能进行了实验研究,实验中采用了一种能强化系统换热性能的混合液体工质2-Methylpentane与甲醇.实验结果表明,一定的真空度和充液率下,充入一定摩尔配比的该种混合工质,在同一散热热流密度下,与前人的工作相比,能够使芯片表面温度降低7～9℃.其散热性能能够满足当今大功率高性能电子芯片的散热需求.     

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。     

复合结构毛细蒸发器传热特性研究

研制了复合结构毛细蒸发器环路热管,实验研究了环路热管的启动性能与运行特性,通过与单一结构毛细蒸发器环路热管对比,表明复合结构毛细蒸发器环路热管传热功率密度得到了提高,热阻明显降低.但在低功率下启动时,复合结构毛细蒸发器环路热管的温度波动现象加剧.     

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。     

CO2在细径管内蒸发换热的实验研究

对CO2在细径管内蒸发换热特性进行了研究。试验管为内径4 mm长为0.5 m的光滑紫铜管。实验中参数变化范围为,蒸发温度1-15℃,质量流速100-300 kg/m2s,热流密度2-18 kW/m2,干度0.1-0.9。实验结果表明CO2 蒸发换热系数高于氟利昂类制冷剂,蒸发温度和热流密度对换热系数影响显著,而质量流速的影响相对较弱,传统制冷剂的换热系数关联式不适用于CO2;二氧化碳的压力损失随着热流密度和质量流速的增加而增加,随着蒸发温度的上升而减小,CO2压力损失小于氟利昂类制冷剂。     

EXPERIMENTAL INVESTIGATION OF HEAT TRANSFER AND PRESSURE DROP CHARACTERISTICS OF W-TYPE SPIRALLY FLUTED TUBES

A new w-type spirally fluted tube with enhanced heat transfer characteristics was developed and manufactured. The heat transfer and pressure drop characteristics of tubes with various geometric parameters were measured over a range of Reynolds numbers from 8,000 to 30,000 for water flowing horizontally through the tube with steam condensing on the outside surface. Experimental correlations for the pressure drop and the heat transfer coefficient were developed from a large amount of data using multivariable linear regression analysis. Factors influencing the heat transfer and flow were analyzed. The experiments showed that heat transfer coefficient can be increased by 3–8% with the pressure drop reduced by 5–10% compared with an ordinary spirally fluted tube.     

微小空间蒸发传热的可视化实验研究

微小结构中蒸发传热过程的研究对高性能传热设备如毛细蒸发器等的设计和性能的提高 有着重要作用,因此成为近年来国内外传热界的研究热点之一。接触角在微小结构蒸发传热过程中 是一个非常重要的概念,因此,本文主要针对接触角随热负荷的变化规律进行了可视化实验研究。 实验结果表明,接触角发生了明显的滞后现象;当加热功率较大时,接触角对加热功率的反应更为敏感蒸馏水－玻璃体系的接触角大于无水乙醇－玻璃体系的接触角。     

水平微肋管内蒸发及冷凝换热性能研究

为了研究微肋管结构尺寸及工况等对管内流动蒸发及冷凝性能的影响,对3根管外径为9．52 mm和2根外径为7 mm的微肋管进行了蒸发及冷凝实验,所用工质为R22．所选工况为,45℃冷凝温度,30-45℃的入口过热度, 2℃的出口过冷度,7℃蒸发温度,15％-20％的入口干度,5-6℃的出口过热度,实验中质量流速变化范围为90-500 kgm-2s-1。获得了换热性能随质量流速的变化,讨论了微肋结构尺寸对蒸发换热和冷凝换热性能的影响。