太阳能集管系统流量分配的理论和实验研究

集管系统在各类换热系统中具有广泛的运用,支管流量分配不均是集管系统的基本问题,流量分配不均对集管系统泵功消耗有较大的影响,因此集管系统内部流量分配的准确预测及优化至关重要。本文以常见的平板太阳能集热器为研究对象分析集管系统流量分布不均的问题,应用经典流体力学公式,通过连续性方程、能量守恒及动量守恒定律建立系统内部压力、流动阻力以及流量分配通用数学模型,编写C程序数值求解集热器系统压力与流量的分布规律并进行实验验证,结果表明:通过建立流量分配模型可以准确预测集管系统内的流动状况。集热器系统压力流量分布的理论预测模型具有广泛的适用性,对预测工业锅炉系统、太阳能集热系统及各种集管系统的流动阻力、流量分配及压力分布具有重要的借鉴意义。     

高温热管声速极限的实验研究与理论分析

高温热管是公认的被动式高温传热器件,以及明显高于相同几何尺寸金属材料的当量导热率,使其成为研究热点,并具有广泛的应用前景。在高温热管的蒸汽流动中,当喉部流速达到声速后,会出现声速传热极限,主要表现为冷凝段温度持续降低,传热量停滞不增,以及蒸汽的阻塞状态。本文设计、制备了高温热管传热器件,以高频感应方式为热源,盘管式水冷套为冷源,搭建了可以定量测试高温热管声速极限的实验台,并应用理论模型进行了验证。实验测试了高温热管在高热流加热条件下的冷态启动过程,以及稳态传热状态下的温度、热流等基本物理量,并对此进行了理论分析。实验结果表明:长径比、加热热流、工作温度是影响高温热管声速极限的主要因素。     

纳米流体脉动热管的流动与传热性能研究

建立了纳米流体脉动热管的分析模型,将相变传热项合理引入了汽塞能量微分方程;液塞动量方程中考虑了剪切力的影响;纳米流体的物性采用了当量处理方法.采用数值迭代方法进行了求解,得到了汽塞压力、温度、质量的变化波形,分析了波形的频率,进而解释了初始条件、重力等对脉动热管的流动与传热影响的机理.     

含氟高分子/SiO_2杂化疏水材料的制备及涂层表面性质

采用自由基溶液聚合与溶胶-凝胶法相结合的方法制备了含氟高分子/SiO2杂化疏水材料.通过甲基丙烯酸十二氟庚酯(FA)与乙烯基三乙氧基硅烷(VTES)共聚合成了含氟硅共聚物(PFAS),进一步通过原硅酸乙酯(TEOS)与PFAS共聚物溶液共水解缩聚制备了具有含氟侧基的碳碳主链高分子和硅氧网络的含氟高分子/SiO2杂化疏水材料.研究结果表明,SiO2组分含量提高可以显著增加杂化材料薄膜的涂敷厚度,改善其耐久性能,而对杂化材料疏水性能的影响不大.     

角管脉动热管的结构和尺度效应研究

根据角管毛细管中液体的分布以及汽液同向流动的特点,计算分析了正三角形和等腰直角三角形两种截面脉动热管中几种因素对热管传热性能的影响.计算结果表明,在充液率为 30% 时,两种角管脉动热管的热阻均在 0.1℃/W 以下;在相同加热功率和充液率时,等腰直角三角形截面脉动热管的传热性能优于正三角形截面的;截面形状相同时,水力直径较大的热管热阻值低于水力直径较小的热管;热管热阻值随接触角增大而减小.     

大长径比高温热管传热性能实验研究

在核能主动热利用领域,需要高温热管具有较大的长度并保证均温性,然而现有对高温热管的研究集中在热管性能的理论预测和较短的高温热管预研方面。本文首先制备了67倍长径比高温热管,理论分析了其冷态启动特性,并对其冷态启动和稳态传热性能进行了实验研究,提出了可以发挥其优良传热性能的加热方式;进一步制备了200倍长径比高温热管,定性验证了其良好的传热性能,定量实验研究了其冷态启动过程,并发现了超长高温热管喉部区域的热量传递规律。