矩形通道内混合对流入口段阻力特性的实验研究

通过实验研究中心截面沿主流方向带有均匀加热平板的矩形通道混合对流入口段的阻力特性,得到Re数、Gr^＊数和倾斜角度对阻力系数的影响。实验结果表明：阻力系数随倾斜角度｜θ｜的增大而增大,在RP数的不同范围内呈不同的特性。Re数小于1500时,阻力系数随Re数的增大而减小,随G^＊数的增大而增大。当Re大于1500时,阻力系数受Re数和G^＊数的影响很小。综合考虑JRP数、Gr^＊数、倾斜角度及管道长径比的影响,对Re数大于1500和小于1500分别给得出了阻力系数的关联式,该组关联式与实验数据吻合良好,偏差小于10％。     

管内变物性流体减速时对流换热实验结果的数值模拟

用一组封闭的迟豫方程来计算湍流应力τT 和湍流热流密度 qT,从而建立起湍流迁移模型 ,此模型与大量实验结果相吻合 ,具有普适性。采用此湍流迁移模型对圆管内变物性流体在减速流时并考虑非定常流的影响 ,对热交换过程进行数值模拟研究。与实验相比较 ,得到较一致的结果。表明 :同时考虑变物性和非定常性的影响 ,使得数值模拟和实验的比较具有实际意义     

离散热源的自然对流换热数值模拟

利用FLUENT软件对有离散热源的封闭腔内的自然对流换热进行数值模拟,对不同瑞利数Ra下的自然对流换热的情况进行计算,得出随着Ra的增加,空腔内部的等温线由垂直变为水平,换热逐渐从导热占主导地位变为由对流换热占主导地位,平均努塞尔数Nuave随着Ra的增加而增加;对于有离散热源的电子元件,为了增加元件的使用寿命,降低经济成本,可采用增加Ra的方法来增加元件内的自然对流换热能力。     

层流脉动流中平行圆柱体对流换热的实验研究

为研究脉动流中圆柱体的对流换热特性,搭建了脉动流强化传热实验台架,研究不同雷诺数(Re=563 1689)、脉动频率(f=15 59 Hz)和压力振幅(prms=25～150 Pa)的脉动流中平行圆柱体的对流换热问题,获得了相对努塞尔数的经验公式Nur(f,prms,Re)。结果揭示了低频脉动流能显著增大平行圆柱体的对流换热系数,最大相对努塞尔数可达4.5以上。此外,固定雷诺数和脉动频率时,圆柱体表面平均温度随压力振幅的增大而非线性下降,但相对努塞尔数随压力振幅的增大而线性增加;固定压力振幅和脉动频率时,相对努塞尔数随雷诺数的增大而降低。     

施工条件下CO2泡沫压裂液的对流换热特性

Foam fracturing is an important technology in the development of low permeability oil/gas reservoirs. The heat transfer characteristics of foam fracturing fluid are directly relevant to the calculation of pressure drop in the well, the optimum choice of fracturing parameters and the accurate evaluation of fracturing results. CO2 foam fracturing fluid behaves as a non-Newtonian fluid. The convective heat transfer characteristics of CO2 foam fracturing fluid were experimentally investigated on the newly constructed large-scale test loop under downhole conditions with CO2 in supercritical state, the pressure up to 40MPa. From the test data, corresponding correlations for convective heat transfer were obtained and the influences of pressure, temperature and flow rate were also studied. The convective heat transfer coefficient increased with the increase of temperature and flow rate, while the effect of pressure was much more complicated. In most cases, with the increase of pressure the coefficient tended to decrease.     

气化炉煤气冷却器对流换热特性的数值模拟

采用数值模拟方法研究高温高压下气化炉中膜式螺旋管煤气冷却器的对流换热和流动特性,分析径向节距、轴向节距和管圈曲率对换热和流动特性的影响。模拟结果与试验结果吻合较好。研究发现：在相同的入口速度下,膜式螺旋管换热器的表面换热系数与轴向节距和径向节距有关;换热器环形通道内的轴向速度波动有利于强化传热;膜式螺旋管的局部壁面换热系数与管圈曲率无关;螺旋管圈的膜片面积比对于换热器的平均换热系数有显著影响。另外,该文还获得了换热器的阻力特性与径向节距和管圈曲率的关系。     

微通道换热实验装置的设计与实验研究

本文提出了一种用来测试微通道换热性能的实验装置.该实验装置由微通道换热器、模拟热源、微型水泵、连通管、测试三通及其它测试元件构成.通过检测温度、压力和流量等参数能够得到微通道的传热和摩阻参数.针对该实验装置,本文对微通道中流体的压降和传热分别进行分析和研究.实验表明,当微通道水力直径为381μm时,宏观理论公式已不适用于微通道摩阻及其换热的计算.此时,微通道的摩阻比宏观理论计算值小31.6%～41. 9%;微通道结构具有良好的换热性能,其Nu可达9.2.     

矩形通道中斜截半椭圆柱面传热和流阻数值模拟

在雷诺数Re=7000～26800 范围内,对布置单排1对斜截半椭圆柱面的矩形通道内空气传热和流动特性进行三维数值模拟,用无量纲数R分析斜截半椭圆柱面斜截角α、攻角β、高度h、距入口间距S、前缘间距s、布置方式对其在通道内强化传热和流阻综合性能的影响.结果表明,在计算条件下,α=20°、β=15°、h=5 mm、S=100 mm、s=30 mm、渐扩式布置(前缘低后缘高、凹面相对)的斜截半椭圆柱面在通道内的强化传热和流阻综合性能最好.斜截半椭圆柱面在通道内产生的端部涡系对其强化通道内传热和流体流动结构的改变发挥了重要作用.     

第三类边界条件下管内强制对流换热实验

在第三类边界条件下，管内强制对流换热实验装置相对较为简单。由于实验避免了对管壁多点温度的直接测量，使实验相对简化。但在实验数据处理时，需利用已有的管外传热实验结果，即外部的传热条件必须是能够计算得到的。此外，本实验结果用于各类管状换热器的设计计算时，管外的介质温度往往是已知的，所以利于推广。     

高压电场强化管内强制对流换热的实验研究

以 #1真空机油为实验工质 ,对水平光滑管内层流流动换热进行直流高压电场强化 (EHD效应 )实验研究。实验结果表明 ,外加直流高压电场能对管内层流强制对流换热起着很好的强化作用 ,其换热系数强化率主要与外加电场强度及热通量等因素有关。在相同传热面积、泵功的条件下 ,当外加电压为 3.3k V时最大换热强化率可达 3倍左右     

基于自然对流换热末端热泵系统的实验研究

设计了一种基于自然对流换热末端的热泵的循环系统并搭建了该系统的实验装置,利用环境间对该系统的启动过程特性、制热性能、丝管式末端表面温度分布以及室内垂直温度梯度进行了测试.结果表明,该热泵系统启动迅速,丝管式末端的表面温度分布较为均匀,室内空气垂直温差仅为2.1℃,且随着室外温度的升高,该系统的制热量、功耗以及COP均逐渐升高,在室外温度为-20℃～5℃的范围内,其COP最高可达4.34.     

矩形和圆形微通道内流体流动特性的实验研究

流体在微米级通道中的流动规律与常规通道不同,其区别主要体现在摩擦因子、转捩雷诺数和泊肃叶数等方面。针对上述问题,实验研究了水在水力直径为167~195 m矩形硅通道和水力直径为168~399 m圆形玻璃微管中的流动特性。结果表明,对水力直径为167~195 m的矩形通道,其转捩雷诺数发生在1 300~1 480;对水力直径为168~399 m的圆形通道,其转捩雷诺数位于2 600~2850,且二者的摩擦因子和泊肃叶数与理论值基本一致,这说明了微通道的形状对流动阻力特性没有明显影响。通道S-3的长径比为173,其入口段长度比常规管道入口段略长,说明微通道的入口效应较明显。实验测量了微通道的局部阻力压降随流量变化的关系。结果表明,突变微通道内水流动的局部阻力符合常规理论曲线。     

泡沫金属对并联小通道流动沸腾和传热特性影响

泡沫金属由于占用空间小,散热面积大,可以极大地提升换热效率,小通道填充泡沫金属成为近几年强化换热方向的研究热点。对填充10PPI和20PPI的泡沫金属铜的并联小通道进行了流动沸腾实验研究。通过分析不同工况下的沸腾曲线,发现在相同的壁温条件下,热流密度随着质量流速的增加而增加。在相同热流密度下,填充泡沫金属通道相比空管的换热能力更强,并且PPI越高,换热效果越强。同时,在填充泡沫金属的通道中发现核态沸腾和对流沸腾2种沸腾模式。通过分析泡沫金属对换热系数的影响,发现在相同质量流速下,填充泡沫金属通道的换热系数相比空管都有所增加。通过比较可知,不同PPI泡沫金属虽然对换热系数的影响趋势不完全一致,但是对流动沸腾换热都具有明显的增强作用。最后分析了各工况下换热系数变化情况,基于数据拟合建立了填充10PPI和20PPI泡沫金属的换热系数预测模型,结果表明2个模型均具有良好的预测精度。     

基于数值模拟的覆冰导线局部对流换热分析

覆冰事故是影响输电线路正常运行的重要原因。对输电线路覆冰过程中各热平衡影响因素进行分析,得出对流换热为该过程最重要的热损耗原因。针对对流换热、导线焦耳热两大影响因素开展数值模拟,得出雨凇覆冰导线的热量损失随风速及冰厚增加而增加,偏心圆形覆冰对流换热数值略小于圆形覆冰。对覆冰表面各部分的热量损失进行统计,结果表明,当风速小于10 m/s、覆冰厚度小于5 mm时,LGJ95导线迎风侧-45~45°区域的热耗散值达到了总量的35%~48%,热量散失远大于平均值,有利于覆冰冻结增长。     

水平矩形翅片椭圆管束的自然对流放热实验研究

本文对狭窄矩形槽道内水平矩形翅片管束的自然对流放热进行了实验研究,揭示了矩形翅片和张力绕片椭圆管束的放热强度与板间距ｄ、管间距Ｓ１、Ｓ２及空气流通截面比ε等之间的关系,并整理出有关曲线和经验公式;对散热器的设计和改进有一定的实用价值。     

变压器室对流换热的研究

通过对变压器室内对流换热状况的分析,建立了变压器室通风模拟计算的数学模型,为提高变压器散热器工作效率以及合理布置变压器提供了依据。     

超临界参数CO2在倾斜管内对流换热数值模拟

对倾角为30°的倾斜圆管内超临界参数CO2的对流换热过程进行数值模拟,分析了管壁热流量和入口质量流量对换热特性的影响.利用相对二次流动能定量表示二次流大小,得到了壁温和传热系数周向分布规律以及上母线传热系数、摩擦系数和相对二次流动能K沿管道的分布规律.模拟结果表明,上母线壁温高于下母线,顶部周向壁面温度高于底部,壁面热流量对上母线的传热系数、摩擦系数和相对二次流动能影响较小,入口质量流量对其影响较大.     

变压器室对流换热的分析

变压器室的散热条件对变压器使用寿命有很大影响。变压器室中的气体是以湍流的形式流动 ,具有高导热性特点 ,可用对流换热微分方程描述。通过计算和试验结果分析 ,得到 :变压器的散热器距变压器室墙壁愈远 ,变压器油的温升以及环境空气的温升愈低 ;在散热器上加裙边 ,也可提高散热器的散热效率 ,改善变压器室温升的均匀分布 ;两者结合采用计算机模拟的手段能有效地进行变压器室通风的优化设计。