热管换热器传热性能及温度场数值模拟

Mathematic model for thermal performance of heat pipe heat exchanger based on the heat transfer model was presented. The infinite volume model was used to calculate the overall thermal performance and the temperature field of heat pipe heat exchanger. The calculation results essentially coincided with the results of an engineering case and provided the theoretical base for engineering application.     

一种微槽群平板热管传热性能的数值和实验研究

提出了一种具有整体式微槽群吸液芯的新型平板热管。该新型平板热管具有散热效率高、机械强度高、制造工艺简单、重量轻、成本低等优点。建立预测平板热管传热传质特性的数学模型,获得了平板热管内蒸汽和液体的温度场、压力场以及速度场。对新型平板热管的传热性能进行实验研究,结果发现,新型微槽群平板热管的导热系数可达到其管壳材料导热系数的12.3倍,并且具有良好的均温特性。数值模拟的结果与实验测量结果吻合良好。     

乙醇与水振荡热管传热特性实验研究

通过实验研究了加热功率变化时,铜-水和铜-乙醇振荡热管的传热性能及其壁温波动特征。结果表明:正常工作时,水热管均温性优于乙醇热管,传热热阻较乙醇热管小;低加热功率下,随加热功率增加,水热管壁温波动形式存在明显的转变,而乙醇热管无类似现象;高加热功率下,水热管热阻不断增大,而乙醇热管内局部出现工质过热现象,但依然能保持稳定的传热性能;温度波动振幅及频率大、波动稳定且均匀的热管传热性能较好。     

单回路脉动热管温度振荡特性实验研究

通过对单回路紫铜-水脉动热管壁温振荡特性的实验研究,揭示传热功率、充液率和管径对热管启振及传热性能的影响。实验采用风冷却方式和定热流加热,测试稳定运行时加热段和冷却段外壁温的波动特性曲线,得到温度振荡与热管传热功率之间的的内在关系;同时研究了充液率和管径对管壁温振荡特性的影响。结果显示,随加热功率的增加,管壁温振荡呈现四种状态,无振荡、启振、大幅振荡和小幅均匀振荡;频率呈现由小到大和高位稳定振荡的特点。充液率和管径对热管的启振功率、振幅和频率都有影响;中间管径和中间充液率热管的启振功率最小;管内径越小,充液率越大,热管的温度振幅越大;中间管径、中间充液率的热管的平均振荡频率最大,而大管径、小充液率管子的平均振荡频率最小。当传热功率达到一定值时,振荡转变为小幅均匀振荡,充液率和管内径对热管振幅和频率的影响变小。     

超轻多孔泡沫金属平板热管的传热性能研究

以水、乙醇和丙酮为工质,以超轻多孔泡沫金属为毛细吸液芯构造了新型的平板热管,并对其传热性能进行了实验研究。研究了填充工质、充液比、热管放置角度及加热功率等因素对平板热管传热性能的影响。结果表明以超轻多孔泡沫金属为毛细吸液芯可以显著强化平板热管的传热能力,具有优异的均温性能,扩展了平板热管承载高热流密度的能力,可达200W/cm2以上,并减小了平板热管的热阻,热阻最小可达0.09℃/W。在3种工质中,水为最佳工质选择,且当充液比为30%时具有较好的换热效果。     

新型平板热管的传热性能研究

为了提高普通蒸汽腔平板热管的机械强度和传热性能，提出了一种热端与冷端之间设有液态工质回流柱的新型平板热管，并对以该种平板热管为热扩散基板的集成模块的传热性能进行了实验研究。研究结果表明，在热耗散功率较大时，平板热管基板模块的结壳热阻、管芯至基板间热阻均比纯铜基板模块小，而且其结壳热阻分别比同厚度和同重量的纯铜基板模块的结壳热阻小30％和40％。该结果说明新型平板热管比纯铜基板具有更好的热扩散性能，适合于大功率模块设计     

加热工况及倾斜角影响单环路脉动热管稳定运行的实验研究

针对单环路脉动热管建立实验平台,实验中采用水浴加热及冷却方式作为热管运行测试的热工条件,着重考察了单环路脉动热管在不同的加热工况(不同加热温度及加热水循环流量)及不同倾斜角度下(30°,45°,60°,90°)的运行情况.主要通过传热量及运行热阻来评价热管的传热效果.实验结果表明,蒸发段加热工况在大流量(40g/s)和较高温度加热条件下会出现局部干烧现象,且随着加热温度的升高干烧现象逐步加剧,进而影响热管的稳定运行和传热效果;蒸发段在较小热水流量(4g/s)时保持稳定地运行;重力因素严重影响到单环路脉动热管稳定运行,垂直地面底部加热条件下运行效果最好.     

充液率对单环路脉动热管启动运行的影响

针对单环路脉动热管建立了可视化实验平台,着重考察单环路脉动热管在不同充液率(30%,50%,70%)下的启动、运行情况.实验过程中观察到高充液率下(50%,70%)管内工质的主要流型为塞状流,低充液率下(30%)主要流型为环状流;启动过程中管内工质左右振荡,运行中工质呈现较稳定的单向流动;50%及70%充液率下脉动热管能够顺利地肩动运行;较低的充液率(30%)影响到热管的正常启动和稳定运行;文中采用运行热阻评价热管运行中的传热效果,结果表明,70%充液率的传热效果优于50%充液率.     

泡沫金属作为毛细层的风冷型平板环路热管传热性能研究

该文研究了以水为工质及最终热沉采用风冷的平板型环路热管,其蒸发腔采用凹槽微结构并叠加压缩铜泡沫。实验研究加热功率、热管倾斜角度及充液比对环路热管热性能的影响,获得了环路热管各部件的温度分布及不同运行条件下的热性能数据。结果表明:当充液比为50%及倾斜角度为270时,环路热管的热性能最佳。当加热功率为110 W时,环路热管蒸发受热面最高温度可控制在85℃以下,能满足大功率发光二极管(light emitting diode,LED)等电子设备冷却的需要。     

脉动热管内微尺度两相流的电容层析成像测量

利用电容层析成像方法,实现脉动热管内微尺度两相流的可视化监测及液膜厚度的测量。优化设计的微型传感器也可作为流动管道,具有和测量管道基本相同的传热和流动特性。相比普通电容层析成像传感器,其测量精度和空间分辨率都有一定提高,从而拓宽了电容层析成像技术的应用范围。实验结果表明：不同工作条件下,脉动热管存在塞状流、环状流以及混合流3种不同的流型;液膜厚度测量结果与实际相符,通过其变化趋势可以实现流型的识别。     

圆管湍流脉动流动与换热的数值模拟

利用标准k-e模型结合脉动燃烧器尾管的实验参数进行湍流脉动流动与换热的数值模拟,通过修正模型内的冯?卡门常数建立适用于实验条件下的脉动流动的湍流计算模型,并研究脉动湍流中压力振幅和频率对湍流流动和换热特性的影响。研究发现：符合实验条件下的冯?卡门常数范围为0.48~0.52;脉动瞬时截面上的速度在靠近壁面附近出现峰值且速度变化较大;速度与温度分布呈周期性变化;压力振幅越大,速度和温度波动范围就越大,频率越大,速度和温度的波动范围则越小;壁面摩擦系数随着压力振幅的增加而减小,随着频率的增加而增大;壁面平均对流换热系数随压力振幅的增加而增大,随频率的增加而减小。     

滴形管凝结换热性能的实验研究

采用特殊的管子形状和表面是最为常用、有效的强化换热手段。该文以滴形管凝结换热作为研究对象,阐述了烟气中水蒸气凝结换热过程的特点及强化换热的条件。对液滴在圆管和滴管不同位置处的受力进行分析,说明不同管形对液膜层厚度的影响程度。通过回收天然气锅炉排烟余热实验,研究滴形管的凝结换热性能,分析影响换热性能的因素,并与圆形管进行比较。结果表明：烟气通过滴形换热管的压损小于圆管,温差大于圆管,冷却水温升高于圆管,换热系数高于圆管。采用滴形管对于强化凝结换热是一种行之有效的方法。     

脉动流条件下带突起内翅片管强化传热数值研究脉动流带突起内翅片管强化传热数值研究

对一种周期性带突起纵向内翅片管通道内的流动与传热特性进行了非稳态三维数值模拟。分析了带突起内翅片管通道在进口流速呈正弦波脉动流时其横截面二次涡流在1个脉动周期内的变化规律；得到了内翅片管平均Nu数及阻力系数f在一个脉动流动周期内的变化规律；同时进一步计算分析了不同脉动流脉动频率对内翅片管传热性能及阻力性能的影响。研究表明：在脉动流动的影响下纵向内翅片管的传热能力得到强化，随着脉动频率的增加，纵向内翅片管传热系数的增大幅度逐渐大于阻力系数。     

汽轮发电机氢气冷却器传热及阻力性能试验研究

改善汽轮发电机冷却技术是提高汽轮发电机单机容量最有效、最现实途径.根据相似模化原理利用空气模拟氢气,通过循环风洞试验,研究了基管与翅片间胀紧量不问的穿片式氢气冷却器气体侧的传热与阻力特性,另外,分析了冷却水水速、风速以及胀紧量对冷却器传热及阻力性能的影响.     

空气相对湿度对板式蒸发冷凝器传热性能影响的实验研究

为了研究空气湿度对蒸发式冷凝器传热性能的影响,建立了蒸发式冷凝器板外水膜传热性能实验平台。在其他条件不变的情况下,调节空气湿度参数,测试了空气湿度对喷淋水温度、板片表面水膜及填料表面上、下温度等参数的影响。实验结果表明,当进入板片间的空气相对湿度从85%增至90%,水膜温度呈增加趋势,不同位置水膜温度有明显差别,喷淋水的换热量增加,湿空气的换热量减少,板片的平均热流密度和传热系数均随着相对湿度的增加而变小。     

用不同辐射模型研究下降管内传热传质特性

分别采用离散传播辐射模型(DTRM)、基于球形谐波法的P1模型和罗斯兰德(Rosseland)模型对Texaco水煤浆气化炉激冷室下降管内的辐射换热进行数值模拟。探讨了合成气衰减系数在0.4~4范围内变化时，合成气与下降管内壁水膜的热质交换特性以及下降管内多相介质的轴向温度分布规律。将模拟结果与工业运行和实验结果进行比较，研究发现Rosseland模型模拟结果与实际吻合较好，下降管出口水温在500~600K，并且高温合成气温度降主要集中于下降管上半部分。应用Rosseland模型模拟下降管内的辐射换热过程具有一定的可靠性。