极端热湿气候区建筑外壁面总换热系数研究

统计中国不同气候区主要代表城市冬、夏季室外平均风速及逐时降雨情况,采用理论研究和数据统计相结合的方法,分析对流、辐射和蒸发换热系数的理论计算方法,进而计算各城市外壁面总换热系数。结果表明:极端热湿气候区风速远大于内陆地区且壁面潮湿概率可达0.042;中国北方地区及南方部分风速特别小、壁面潮湿概率相对较小的城市,总换热系数可按规范忽略蒸发换热,但南方风速大、降雨多或风速相对较小、降雨特别频繁的城市,则需要计算蒸发换热部分。极端热湿气候区建筑夏季潮湿外壁面总换热系数经计算可达39.0 W/(m~2·K),远高于规范值。     

地板辐射供冷+置换通风复合式系统供冷性能的数值分析

利用CFD对考虑地板传热的三维建筑模型进行模拟,得出换气次数,供回水平均温度和建筑外墙的内表面温度对地板表面温度,辐射换热量和总换热量的影响,以此得出这些因素对地板辐射供冷+置换通风的复合式系统的供冷性能的影响。结果表明:换气次数每降低1h~(-1),地板表面温度升高约0.26℃,辐射换热量升高约1.07 W/m2;供回水平均温度每升高1℃,地板表面温度升高约0.65℃,辐射换热量降低约2.01 W/m~2,外墙的内表面温度每升高1℃,地板表面温度升高约0.25℃,辐射换热量升高约2.08 W/m~2;由于对流换热系数约为0.5～1.0 W/(m~2·K),地板表面的总换热量中对流换热量占比很小,这主要是置换送风时,地板附近空气的垂直温差较小导致的,所以在不考虑地板的供冷能力变化的条件下,其他形式的送风系统可能是更合适的选择。     

镍基合金管中CO_2工质700℃超临界传热特性实验研究

研究了超临界压力下CO_2在管径d分别为15mm和10mm的镍基合金水平圆管内的对流换热特性,并探讨了在700℃左右等壁温条件下工质的压力、温度和质量流量等参数对对流换热系数的影响.结果表明:压力和质量流量的增大均能明显提高对流换热系数,压力达到8 MPa时,617管和321管对流换热系数的峰值分别为174.2W/(m2·K)和166.6W/(m2·K);通过比较实验值与计算值发现,经典关联式的计算值误差较大;新拟合关联式的计算值有明显改进,误差小于12%.     

地板辐射供冷系统的数值模拟

建立了复合介质地板辐射供冷的数学模型,利用有限容积法对地板层温度场进行了数值模拟。模拟结果表明:地板总热流中对流热流所占比例较小,自然对流下,对流热流占总热流的8%～11%,而通风下占11%～15%;相比于自然对流,通风可以提高对流热流35%以上,但由于室内舒适性对风速的限制,而且对流热流在总热流中所占比例也较小,同时由于通风引起地板表面温度升高,辐射热流减少,因此地板辐射供冷能力增加很小;由于舒适性及结露等条件的限制,地板辐射最大供冷能力约为50W/m~2,因此对于某些冷负荷较大的房间,还需采用其它的辅助供冷方式。     

两相流喷雾冷却持续散热表面的方法研究

针对固体激光设备、电子设备以及能源系统热管理系统热流密度过高、换热效率较低以及耗能较大的难题,提出两相流喷雾冷却新方案。利用控制变量法,通过模拟与实验研究喷雾冷却过程中热沉表面温度变化趋势、热沉表面温度分布规律、换热系数变化规律。研究表明：气液两相流喷雾可以实现快速均匀的冷却;热沉表面温度随被冷却物体底面热流密度的增加而增加,底面的热流密度为20 W/cm²时,热沉表面温度最低,为35.6℃;热沉表面的换热系数随被冷却物体底面热流密度值的增加而增大,底面的热流密度为90 W/cm²时,热沉表面换热系数最高,为13 165.9 W/(m²·K)。     

油浓度对小管径水平内螺纹管内R404A冷凝换热影响的实验研究

研究了强制对流条件下水平内螺纹管内R404A气液两相流冷凝换热特性,主要讨论油浓度对外径为5 mm的内螺纹管内R404A冷凝换热的影响。实验中油浓度变化范围为0~5%,设置入口平均饱和冷凝温度为40℃,质量流密度变化范围为200~400 kg/(m~2·s),热流密度变化范围为5~45 kW/m~2。实验研究表明:油的出现恶化了换热,在油浓度为1%以下时恶化作用可以忽略,但随着油浓度的增加换热恶化作用越来越明显;对于纯R404A和油浓度为1%的R404A-油混合物,冷凝换热系数随着制冷剂蒸汽干度的降低而逐渐减小;对于油浓度为3%和5%的R404A-油混合物,随着制冷剂蒸汽干度的下降,冷凝换热系数先增加然后逐渐减小,在干度为0.7~0.75之间呈现出一个冷凝换热系数的峰值。同一质量流密度下,换热系数惩罚因子会随着干度的增加而减小,即干度越大,换热恶化作用越大;当质量流密度从200 kg/(m~2·s)增加到400 kg/(m~2·s)时,同一油浓度下油对换热系数的恶化作用相对变小。     

微细管内R290流动沸腾换热与干涸特性研究

对内径为1、2、3 mm的水平不锈钢圆管内R290两相流动沸腾换热特性进行了理论与实验研究。分析了热流密度为15~35 kW/m~2、质量流率为76~200 kg/(m~2·s)、饱和温度为16~36℃、干度为0~1时的管内传热特性。研究结果表明:热流密度的增加促进管内核态沸腾,换热得到强化,从而导致换热系数随之增加;质量流率的增加促进管内由核态沸腾换热向对流换热转化,换热系数也随之增加;饱和温度的增加促进管内气泡核心的形成速率加快,强化管内沸腾换热;管径的减小导致微尺度效应增加,从而导致换热系数随之增加;在整个换热过程中干涸前平均换热系数、干涸过程中的平均换热系数分别占总换热系数的40%、37%。     

350 MW余热锅炉变工况运行特性分析

  目的  整体煤气化联合循环（IGCC）发电技术是高效、低碳的发电技术,余热锅炉是IGCC的组件之一。文章旨在研究余热锅炉变工况运行特性以提高整体煤气化联合循环发电技术的效率。  方法  通过分析余热锅炉的工作原理及传热传质原理,使用MATLAB软件展开编程计算,探究给水温度、给水压力、液相换热系数以及气相换热系数与余热锅炉内吸热量的关系。  结果  结果发现,当液相换热系数在200～1 000 W/(m2·K)和气相换热系数在20～100 W/(m2·K)范围内时,如果给水温度从30 ℃增加到100 ℃或给水压力增加,余热锅炉的吸热量将不断减少。反之,假设给水温度在30～100 ℃范围内,当液相换热系数从200 W/(m2·K)增加到1 000 W/(m2·K)或气相换热系数从20 W/(m2·K)增加到100 W/(m2·K)时,余热锅炉的吸热量不断增加。  结论  在液相换热系数与气相换热系数不变的情况下,给水温度或给水压力增加,余热锅炉的吸热量会减少;在给水温度与给水压力不变时,液相换热系数或气相换热系数增加,余热锅炉的吸热量会增加。     

水平微细管道内R717沸腾换热特性研究

搭建了氨(R717)沸腾换热测试台,对内径3 mm水平光管内R717的沸腾换热特性进行了测试,分析热流密度、干度、饱和温度及质量流率对沸腾换热及换热方式的影响。实验热流密度15～40 kW/m~2,质量流率40～160 kg/(m~2·s),饱和温度-5、0和5℃,干度0.1～0.9。结果表明:在氨制冷剂管内沸腾换热的过程中,质量流率过低和热流密度过高会导致干涸传热恶化,换热形式由核态沸腾换热向气态氨制冷剂强制对流换热转变,同时也影响干涸的起始干度;在干涸发生前,沸腾换热系数随着干度的增加而增大,逐渐达到峰值;在干涸发生后,传热恶化导致换热系数急剧降低;饱和温度升高会加快核态沸腾气泡生成速率,强化沸腾换热,但干涸的起始干度随着饱和温度升高而降低。     

基于非平衡理论的青海农村节能住宅热工设计

针对青海地区气候条件和当地农村建筑特点,以大柴旦为例,基于非平衡保温理论计算该地区不同朝向传热系数限值,其中,南墙≤0.62 W/(m~2·K),东、西墙≤0.51 W/(m~2·K),北墙≤0.44 W/(m~2·K),并通过谐波反应法计算对比无保温、平衡保温和非平衡保温墙体的衰减延迟、净失热热流和内表面温度。结果表明,非平衡保温墙体内表面平均温度比无保温墙体高3.14～4.98℃,总体节能率达74.4%。同时非平衡保温墙体总净失热量小于平衡保温墙体,满足标准节能要求,且其各朝向内表面平均温度差异最大仅为0.08℃,小于平衡保温墙体的0.48℃和无保温墙体的1.81℃,可有效降低室内不对称辐射温度差异、增加室内人员热舒适性。     

水平小管内R290的凝结换热特性实验

以管内径为4 mm的水平光滑铜管,质量流速100～250 kg/(m~2·s),热流密度5～10 kW/m~2,饱和温度分别为40、50、55℃,干度0～1,对R290(丙烷)进行凝结换热实验。结果表明:提高质量流速或增大热流密度,均可增大凝结换热系数;而饱和温度升高则会使凝结换热系数减小;此外,随着凝结过程的进行,干度逐渐降低,凝结换热系数通常也随之减小,仅在热流密度过大时出现先增后减的现象。最后,选取6种经典的凝结换热关联式计算凝结换热系数,并与实验结果对比,Cavallini关联式和Bohdal关联式的预测效果较好。     

水平微细管内CO_2流动沸腾换热与干涸特性研究

为分析饱和温度、热流密度、质量流率和管径对CO_2流动沸腾换热特性和干涸特性的影响,对水平微细管内CO_2流动沸腾换热进行了实验研究。实验工况:饱和温度-40～25℃,热流密度5～40 kW/m~2,质量流率180～1 400 kg/(m~2·s),管径0. 50、1. 0和1. 5 mm。实验结果表明:热流密度的增加显著影响核态沸腾换热,加快干涸发展进程的同时,降低干涸起始干度;换热系数受质量流量的影响较小,但质量流率的增加会降低干涸起始干度,干涸后的换热系数有所增加;不同饱和温度下换热特性差异的主要原因是CO_2的热物性受饱和温度的影响较大,饱和温度升高后干涸起始干度具有降低的趋势,且干涸后换热系数下降更为剧烈;在符合微尺度效应的前提下,管径的减小会极大地提高换热系数,同时降低干涸起始干度,干涸后换热系数下降剧烈。     

5mm小管径内R290凝结换热研究

对R290在5 mm小管径内的凝结换热特性进行了实验。实验工况:热流密度5～10 kW/m~2、质量流率180～250 kg/(m~2·s)、饱和温度40～55℃、管径5 mm。研究了质量流速、饱和温度、热流密度及管型对管内换热系数的影响。研究表明:换热系数随质量流率的增大而增大,随饱和温度的上升而下降,且在干度较大区域,影响更加明显;换热系数随热流密度的增大而增大,且存在最佳热流密度使其达到最大值;相同工况下,内肋管换热系数大于光管,在质量流速低、干度小的区域内肋管的强化效果更优。     

全流道式平板型太阳能集热器的试验研究与模拟分析

以全流道式平板型太阳能集热器为研究对象,首先进行了集热性能试验测试,在此基础上,利用CFD技术对不同排管管径全流道吸热板内传热介质的流动与传热进行模拟。试验结果表明,全流道集热器集热性能好、保温性能优,最高瞬时集热效率可达86.1%,热损失系数仅为4.179 W/(m~2·℃);与有关国家标准比较,最高瞬时集热效率高14.1%,热损失系数低1.82 W/(m~2·℃)。模拟结果表明:全流道板芯在增大流体传热接触面积的同时产生了横向导流作用,使各排管间流体流量分布更为均衡;全流道板芯热阻小,壁面上热流分布均匀,有效地增大了板芯的对流换热。     

从国外建筑标准看我国节能建筑

1983～1984年英国建筑标准中规定的外墙传系数限值为0.6W/(m~2·K)。英国政府以国家能源利益为最高利益,以行政命令为手段,颁布了强制性的不论民用和工业,不论经济技术条件和建筑状态的建筑法规,体现了政府宏观控制的权威性和通用性。尤其以建筑围护结构多个部位中,重点选择具有永久性建筑外墙传热系数为主要标准,因此,具有极高的代表性和科学性。事隔四年,1988年该限值又降到外墙传热系数0.45W/(m~2·K)的标准。更有甚者,北欧、丹麦政府规定建筑外墙的传热系数为0.29～0.41W/(m~2·K)的标准,制定了更为先进的指标。我国于1986年终于颁布“民用建筑节能设     

中倍聚光太阳电池液浸散热特性的模拟实验

提出了一种将太阳电池液浸到冷却介质中,电池与介质间进行直接接触式换热的冷却方式.设计了小型实验装置,选用二甲基硅油为冷却介质,采用长弧氙灯模拟聚光条件,选择模拟材料制作太阳电池模拟片,进行了模拟实验研究.结果表明:采用液浸冷却方式,能够从模拟片表面带走72.2kW/m~2的热负荷,同时将模拟片的温度冷却到70℃以下;模拟片与介质间的单相对流传热系数能够达到约750W/(m~2·℃);介质温度的改变对模拟片与介质间的对流换热温差和对流传热系数影响较小.     

内插式太阳能真空管空气集热器性能分析

建立了内插管式真空管空气集热器管内空气流动与换热的三维瞬态模型,该模型能够反映真空管吸热层表面辐射热流随时间和各微元位置不同而变化的特点。对不同工况下集热器的主要性能参数及内插管与真空管吸热体表面的温度分布进行预测。同时对横双排内插管式真空管空气集热器进行实验研究,理论和实验相结合,分析了不同工况下集热器的集热温度、瞬时集热效率、热损系数等性能参数,该集热器春夏季在30～80℃的集热温度范围内,集热效率在50%～70%之间,热损系数集中在2～6W/(m~2·K)的范围内。     

套管内海水流动的对流换热特性研究

为分析套管内海水流动的对流换热特性,搭建了套管内海水流动的实验台,通过实验数据确定了套管内海水温度分布,并得出实验范围内的换热准则关联式,并对拟合换热关联式的误差进行了分析。结果表明:套管内海水对流换热的强弱主要由换热装置尺寸、海水物性以及紊流热扩散系数决定;实验数据拟合得出,在热流密度为1.66×10~4～6.6×10~4 W/m~2、雷诺数为4 837～16 068时,恒热流条件下套管内海水换热准则关联式为Nu=0.015Re~(0.645)Pr~(0.39);拟合换热关联式的误差分析发现,主要工况的Nu实验值与拟合关联式的Nu数值误差范围在±20%以内。     

环形通道内空气湍流正在发展流与壁面辐射的耦合换热研究

对内环壁面加热、外环壁面绝热的圆环型通道,数值研究了空气湍流正在发展流与壁面辐射的稳态耦合换热。采用低雷诺数k-ε模型与SIMPLEC算法求解气流的湍流流动与对流换热,采用蒙特卡罗法求解壁面间的辐射换热,对流换热与表面间辐射换热通过绝热壁面边界条件进行耦合。通过模拟计算,分析了相关参数及物性变化的影响。研究结果表明,入口Re数与壁面发射率均对通道内的换热有重要影响;考虑空气物性变化与否所预测到的对流热流分布形态相差非常大,常物性下的模拟结果会导致对通道内热输运特性的不正确认识。     

预热微通道内制冷剂对沸腾换热系数影响的实验研究

在内径为2 mm的水平不锈钢微通道内对制冷剂R290的沸腾换热特性进行了实验研究。实验工况为:制冷剂质量流率分别为150和330 kg/(m~2·s),测试段热流密度分别为43和76 k W/m~2,制冷剂干度的范围为0.1-0.7,测试段制冷剂的饱和温度为15和26℃,测试段制冷剂的入口干度范围为0-0.65。在相同干度情况下,将制冷剂进入测试段前未进行预热而获得的换热系数与制冷剂进入测试段前进行预热后获得的换热系数进行了对比。研究结果表明:制冷剂进入测试段前进行预热会使换热系数产生偏差,偏差的平均值达到了14.2%;在实验范围内,随着制冷剂在测试段入口以及制冷剂在测试段内干度的上升,预热所引起的换热系数偏差将逐步下降。