肋形隧道表面多孔管强化沸腾传热的研究

本文报道了肋形隧道机械加工表面多孔管(JK-2管)单管管外池沸腾实验。实验工质为R-113和R-11。实验结果表明:对R-113和R-11工质,JK-2管沸腾给热系数分别比光滑管高2.5～15倍及1～10倍,比JK-1管高20％～150％,而且,当工质为R-113时,JK-2管比光滑管的临界热负荷高约100％。并建立了一个池沸腾膜传热系数的准数关联式,其预测值和实验值的相对误差在±15％以内。     

螺旋槽管内氟利昂113沸腾传热强化和阻力研究[摘要]

以R—113为介质,进行水平螺旋槽管内氟利昂沸腾传热和阻力的实验研究。得出螺旋槽管内给热系数比光滑管提高54～132％。结合实验数据分析了螺旋槽管强化管内沸腾传热的性能。根据传热和阻力     

丙烷在水平微肋管内的沸腾传热强化特性

为了分析质量流速、热流密度和管径对丙烷在水平微肋管内的沸腾传热强化特性的影响,定义了表示微肋管沸腾传热强化程度的强化因子,在饱和温度为11℃的工况下,分别采用水平光滑管和微肋管进行沸腾传热特性实验。结果表明:干度为0.1时,不同质量流速下强化因子几乎相等;干度大于0.1时,强化因子随质量流速的增加而增大;高质量流速下强化因子随干度增加而增大,而低质量流速下则随干度增加先减后增,且高热流密度下更早出现强化因子急剧增大现象。此外,管径越小的微肋管内沸腾传热的强化因子越大,强化传热效果更佳。     

水平管束沸腾传热的实验研究

实验研究了水平单管管外沸腾以及二排、三排、六排管束的沸腾传热特性。结果表明,管束下排管热负荷大小影响上排管的沸腾传热系数。上排管的传热系数不仅取决于本身热负荷的大小,也和下排管或下几排管的热负荷大小有关。     

R290在小管径水平微肋管内沸腾传热的实验研究

实验研究小管径水平微肋管内R290的两相流沸腾传热特性，分别在内径为4、6 mm，有效长度为900 mm的紫铜管内，得到R290在质量流量密度100～250 kg·m^-2·s^-1、饱和温度7～11℃、热通量13～24 kW·m^-2以及干度0.1～0.9范围内的沸腾传热系数；分析了质量流量密度、饱和温度、热通量、管型以及干度对R290沸腾传热系数及临界干度的影响。结果发现：沸腾传热系数随质量流量密度、饱和温度的增大而增加；随着热通量的增大，传热系数出现先增后减的现象；热通量越高，临界干度越小；微肋管相比于光滑管临界干度更大；且随着R290的沸腾汽化，干度逐渐增大并出现干涸现象，导致沸腾传热系数先增至一极值后降低。分别采用6种常用的沸腾传热关联式预测R290的沸腾传热系数，对比实验结果得出Fang等和Choi等的预测精度比较高。     

铝多孔表面换热管强化沸腾换热的研究及其工业应用

对铝多孔表面管的传热性能进行了研究。结果表明 ,铝多孔表面对强化液体沸腾换热有显著效果 ,沸腾传热膜系数比光滑管提高 5～ 6倍 ;由应用实验和工业数据获得的管外铝多孔表面沸腾传热膜系数关联式 ,计算误差小于± 1 2 %。对使用铝多孔表面管的经济效益进行了深入分析。     

高热流条件下超临界压力煤油流过小直径管的传热特性

探讨了超临界压力下煤油流过内径为 1.70mm的不锈钢管的传热特性 .实验在压力为 5、 15MPa ,质量流率为 85 0 0～ 5 10 0 0kg·m^-2 ·s^-1和热负荷高达 5 5 .0MW·m^-2 的参数范围内进行 .结果表明 :在内壁温达到拟临界温度时有拟沸腾现象发生 ;进一步提高热负荷会发生传热恶化 ,加入添加剂能提高临界热负荷 ;在极高热负荷下还会发生第 2次传热强化 ,限制了传热恶化的壁温飞升 .给出了煤油的强制对流传热关联式 ,计算值和实验值吻合良好 .     

内螺纹管中流动沸腾强化传热研究

在６１０ｋＰａ压力条件下,分别对水在垂直上升内螺纹管和光管中的流动沸腾传热进行了实验,并将实验结果进行比较。结果表明,内螺纹管中的流动沸腾换热系数为光管的１６２倍,而且内螺纹管中的起始沸点小于光管中的起始沸点,从流动沸腾传热曲线上可以看到,内螺纹管有提高临界热负荷的趋势。文中对实验结果进行了拟合,提出适用于内螺纹管中流动沸腾换热系数的关联式     

螺旋隔板花瓣管油冷却器的传热强化

通过实验研究 ,比较了螺旋隔板花瓣管油冷却器和螺旋隔板低肋管油冷却器的传热和压降性能 .实验结果表明 ,螺旋隔板花瓣管油冷却器与螺旋隔板低肋管油冷却器相比 ,总传热系数提高 10 %以上 ,而压降却降低 46 %左右     

肋化结构对两相受限式阵列射流冷却的影响

为了利用两相沸腾换热提高阵列射流冷却热沉性能,使其可以用于更高热流密度散热场景,基于肋化结构对相变换热的促进作用,本文提出了两种复合不同肋化表面的受限式阵列射流冷却热沉结构,并对优化后的热沉的传热、流动特性展开了相关实验研究。两种肋化表面结构分别为：光滑切割针肋（SL1）、外覆烧结多孔层的粗糙针肋（SL2）,针肋尺寸均为0.6mm×0.6mm×1mm（长×宽×高）,SL2中多孔层颗粒粒径为120~150μm,厚度约为2倍颗粒直径。分布式阵列射流孔板构成5×5的射流单元,每个单元对应4×4针肋阵列,热源总面积30mm×30mm,针肋共计400个。实验使用无水乙醇为工质,得到了热沉在工质流量2.6~12.7mL/s、入口温度283~313K范围时的沸腾曲线和传热曲线。结果表明,两种针肋结构均可以有效实现单相强迫对流换热向两相沸腾换热的转变;增加入口温度或降低工质流量均可以有效地促进相变的发生。在相同工质流量、温度时,SL1较SL2具有更优的单相换热性能,随着加热热流密度的增加,SL2可以在更低壁面过热度下达到沸腾起始点实现过冷沸腾,表现出更佳的传热特性,但SL1可以达到更高的临界热流密度。     

机械加工表面多孔管降膜沸腾传热的研究

本文报道了机械加工表面多孔管(JK-1管)水平管外降膜沸腾的传热性能及其分析.实验工质为R-113.结果表明:JK-1管降膜沸腾传热膜系数比其池式沸腾提高11—80%,比光滑管降膜沸腾提高1.7—5.2倍.通过分析,建立了一个预测值与实验值偏差在±8%以内的准则关联式.     

垂直上升内螺纹管内流动沸腾传热特性

在压力9～22 MPa,质量流速450～2000 kg·m?2·s?1,内壁热负荷200～700 kW·m?2的参数范围内,试验研究了用于1000 MW超超临界锅炉??28.6 mm×5.8 mm垂直上升内螺纹水冷壁管内汽水流动沸腾传热。研究表明:内螺纹管内壁螺纹的漩流作用可抑制偏离核态沸腾(DNB)传热恶化,内螺纹管在高干度区发生蒸干型(DO)传热恶化。增大质量流速可推迟壁温飞升,壁温飞升幅度随质量流速增大而降低。热负荷越大管壁温越高,随热负荷增大管壁壁温飞升提前,且传热恶化后壁温飞升值增大。随着压力增加,壁温飞升发生干度值减小。内螺纹管汽水流动沸腾传热系数呈?形分布,传热系数峰值出现在汽水沸腾区。文中还给出了亚临界压力区内螺纹管单相区和汽水沸腾区的传热系数试验关联式。     

材料交错分布型传热板表面异态干涉沸腾传热特性研究

异态干涉沸腾,即不同沸腾强度或者不同沸腾模式（核态、膜态）之间相互干涉,被证实可以提升微小间隙内沸腾传热临界热通量。该现象是在填充了低热导率材料的传热块表面发生的。低热导率材料（PTFE）交错分布结构能够增加不同材料交界面的密度且增强不同沸腾强度或者不同沸腾模式的相互干涉,故被应用于提升微小间隙内的沸腾传热特性。实验结果表明：与均匀传热板和PTFE平行分布传热板相比,PTFE交错分布传热板表面的沸腾传热性能显著提升。材料宽度和间隙尺寸对非均匀板表面的沸腾CHF产生明显影响,随着间隙尺寸的增加,CHF呈上升趋势且最大CHF对应的材料宽度减小。在最优的材料宽度和间隙尺寸的组合下,最大的临界热通量可达到1140 kW/m²且最高的CHF提升比例为84%。     

T型翅片管管外沸腾强化传热的数值模拟研究

利用计算流体力学软件Fluent,对T型翅片管和光滑管管外沸腾强化传热进行了数值模拟研究。结合T型翅片管的结构特点,分析了该换热管的沸腾强化传热机理。在所研究的范围内,T型翅片管管外沸腾传热系数最大时高于光滑管23.2%,强化传热效果明显。同时,综合评价了T型翅片管强化传热和增加压降的性能。研究结果表明,其强化传热综合性能评价因子在不同流速下均大于1,说明T型翅片管有较好的强化传热效果。     

液体金属的沸腾给热

由于原子能、动力工业、化学工业中技术的进展,目前研究液体金属沸腾传热具有理论和实际的意义。建立了实验设备,对汞和汞齐进行了沸腾给热实验。实验范围是:q=5000～47000千卡/米~2小时;p=1～11绝对压力;沸点t_k=355.9～524℃;p_r=0.0098～0.0077。 实验结果表明: （1）纯汞在常压下沸腾具有膜状沸腾特征,而在加压下沸腾则具有核状沸腾特征。 （2）压力对汞沸腾传热之影响与一般液体不同,在压力4～11大气压范围内变化时,对高热负荷而言压力升高给热系数反而下降。 （3）加入少量镁能改善浸润性能和传热效果,使α上升。加入量增加,α也增大,α=Aq~n中指数n也增大。压力变化对镁汞齐沸腾给热影响不大。 （4）指出现有关于核状沸腾转变为膜状沸腾的理论有片面性。应该同时考虑汽化中心密度和接触角改变的影响,至于哪一个因素是主要的,则需视物料与传热表面之浸润性而定。 （5）得到的汞和镁汞齐压力下沸腾给热实验公式,可供生产设计部门参考。     

烧结型多孔表面管外池沸腾传热特性

实验研究了热通量为0.1~160 kW·m^-2时,去离子水在光管及烧结型多孔表面管管外的池沸腾传热特性,分析了换热管布置方式(垂直与水平)、管径大小(20、25和32 mm)与多孔层颗粒尺寸(30~105 μm)对池沸腾传热特性的影响规律。结果表明:去离子水在多孔管表面的起始沸腾过热度小于光管,比光管低3 K左右;多孔表面管可明显强化核态沸腾传热,其沸腾传热系数可达光管的3~4.5倍;大热通量下,换热管水平布置时的传热效果较垂直布置佳,且布置方式对多孔管换热效果的影响比对光管的影响小;随管径增大,光管与多孔表面管的沸腾传热系数降低;大颗粒尺寸多孔层的强化效果优于小颗粒尺寸多孔层。     

复合多孔表面管竖直管束在液氮中的沸腾传热

复合Gewa-T多孔表面管是在机械加工Gewa-T表面上再覆盖一层烧结多孔层而形成的强化传热管,针对复合Gewa-T多孔表面管竖直单管和管束在液氮池中的核态沸腾进行了实验研究,通过改变管束管间距、热负荷等得到了不同情况下的管束沸腾传热特性.沸腾的最佳管间距与管外径比为1.2,此时管束沸腾特性优于单管.     

纳米管阵列表面流动沸腾传热特性的实验研究

利用阳极氧化法在钛换热管内表面制备出了一层管阵列结构纳米薄膜。以该纳米管阵列表面管为传热元件,蒸馏水为工质,采用管外电加热竖管强制循环工艺,在恒质量流速下考察了纳米管阵列表面管的流动沸腾传热性能。在实验的基础上,得出了纳米管阵列表面管流动沸腾传热系数关联式。实验结果表明,与光滑表面管相比,流动沸腾传热温差降低了30%～55%,在没有增加阻力的情况下,沸腾传热系数提高了1.5～2.2倍。     

Y型三维微肋管管外池沸腾传热特性

为了提高换热管的传热效率，选用1根光滑管和2根不同肋间距的Y型三维微肋管进行了R410A的管外池沸腾传热实验。研究发现，受气泡行为的影响，Y型三维微肋管的管外传热系数随热流密度升高而降低，传热强化效果削弱并逐渐趋于光滑管；提高饱和温度和肋间距可以增大管外传热系数，但在高热流密度下，饱和温度对管外传热系数的影响不大；与其他商用强化管相比，2根Y型三维微肋管的传热系数在热流密度在低于25 kW/m²时更具优势，但在热流密度高于45 kW/m²时强化倍率较低。为了预测Y型三维微肋管的管外表面传热系数，拟合了一个传热关联式，该关联式92.62%的计算值与实验值相对误差不超过30%。     

螺纹管对糖蜜酒精废液传热过程强化的实验与数值模拟研究

糖蜜酒精废液COD高、黏度高、处理难度大,较为理想的多效蒸发浓缩焚烧处理技术依然有较大的传热阻力。对此,本文采用螺纹管替代光滑管来强化传热,在近似实际工况下,光滑管作参照,测试不同管参数螺纹管的传热性能。实验证实,螺纹管可显著地强化高黏度、低Re时糖蜜酒精废液的传热。本文还采用Fluent软件对过程进行数值模拟,准确直观地再现了螺纹管传热强化的微观现象,解释了螺纹管内凸肋和外凹槽对管内外流体的传热强化机理。