运行工况参数对四面体涡流发生器MgO颗粒污垢特性的影响

为了研究运行工况对四面体涡流发生器MgO颗粒污垢特性的影响,选用粒径为50nm的球形MgO颗粒为研究对象,通过矩形通道内的正交设计实验,考察了流速、浓度、入口温度以及水浴温度对颗粒污垢特性影响的主次顺序,探究了各工况参数对MgO颗粒污垢特性的影响,并且在实验范围内探寻了各工况参数的优水平组合。结果表明:在各工况参数中,浓度对污垢热阻渐近值的影响最大,流速其次,入口温度再次之,水浴温度对污垢热阻渐近值的影响最小。污垢热阻渐近值随流速的增大、浓度的减小、入口温度的降低和水浴温度的升高而减小。实验范围内,流速为0.15m·s-1、浓度为200mg·L-1、入口温度为23℃、水浴温度为50℃工况下结垢最少。     

电场作用下CaCO_3污垢特性的实验研究

为探讨电场作用下换热表面上CaCO_3污垢的结垢特性,以人工配制的CaCO_3溶液为研究对象,通过改变作用于实验段的电场大小,研究电场作用下CaCO_3污垢在不锈钢换热表面的结垢规律。结果表明,有无电场作用下污垢热阻曲线均没有明显的诱导期出现,随着电场强度的增大,CaCO_3污垢的结垢速率先减小后增大,污垢热阻渐近值也表现出先减小后增大的趋势。当电场电压为3000V时抑垢效果最佳,与不加电场时相比,污垢热阻渐近值下降58.3%。垢样的SEM图片表明,在无电场作用时,碳酸钙污垢形貌为不规则细长针状、团簇状、棱角比较清晰的文石结构。电场作用时,碳酸钙污垢以块状、粒状和斜方六面体形状存在,呈现典型的方解石结构。     

水基纳米流体大容积沸腾换热特性分析

以提高换热设备工质换热效率为背景,通过在系统压力0.1MPa下对去离子水、水基氧化铝、水基氧化铜纳米流体进行池沸腾换热实验,从过热度、沸腾换热系数、强化率等方面综合分析不同热流密度的纯水及浓度分别为0.001%、0.01%、0.1%、1%、2%的两种纳米流体的沸腾换热效果,并从活性气泡临界直径、汽化核心、工件内外表面面积比值等方面进行机制分析。结果表明,水基氧化铝纳米流体的换热特性要好于水基氧化铜纳米流体。当纳米颗粒浓度小于1%时,导热系数提高,从而使热流密度增加;表面张力降低,从而使活性气泡临界直径减小;沸腾换热效率将随着颗粒浓度的上升而提高。同时,颗粒浓度过大,由于颗粒沉积降低了汽化核心的分布密度,纳米颗粒对沸腾换热的改善作用将会被弱化。     

平板热管微槽道传热面上纳米流体沸腾换热特性

针对高热流密度负荷下大功率电力电子设备散热冷却，该文以带有微槽道强化传热面的小型重力型平板热管蒸发器为研究对象，以水-氧化铜纳米颗粒组成的纳米流体为工质，在不同运行压力和不同纳米流体浓度下对平板热管蒸发器的沸腾换热特性以及临界热通量(CHF)进行了实验研究。结果表明：压力对平板热管蒸发器的沸腾换热特性和CHF有强烈影响，沸腾换热系数和CHF随压力降低而大幅度增加。纳米流体浓度对沸腾换热系数和CHF也有重要影响，在低浓度时，沸腾换热系数和CHF随浓度增加而缓慢增加。但是在浓度超过1.0%时，浓度对CHF 的影响基本消失，换热特性反而恶化。研究证明，以水-氧化铜纳米颗粒组成的纳米流体可以明显地强化重力型热管蒸发器换热 特性。     

半壁受热管内插扭带的过冷流动沸腾传热特性数值模拟

本文使用欧拉多相流模型数值模拟水在半壁受热管内插入扭带的过冷流动沸腾的传热特性,并用公开发表的实验数据对模拟数据进行验证,2种数据吻合良好。同时,在插入扭带的不同扭转比y=4.0、8.0、11.4,质量流量G=900、1 165 kg/(m²·s),热流密度q=570、741 kW/m²情况下,对过冷流动沸腾下截气率、沸腾起始点（ONB）、水温、壁面温度分布和传热系数等传热特性进行了分析。结果表明,管内插入扭带对于半壁面加热的过冷流动沸腾具有传热强化作用,而且扭转程度越大的扭带对半壁加热的过冷流动沸腾强化换 热越强烈。     

冲孔矩形翼涡流发生器的氧化镁颗粒污垢特性

为探讨冲孔矩形翼涡流发生器的颗粒污垢特性,选用粒径为50nm的氧化镁颗粒为研究对象,通过实验研究对比了冲孔涡流发生器和未冲孔涡流发生器的污垢和流动阻力特性,考察了孔径、孔数及孔位置对颗粒污垢特性的影响。结果表明:在相同的工况下,与未冲孔涡流发生器相比,冲孔涡流发生器具有良好的抑垢效果和较小的流动阻力损失;随着冲孔涡流发生器孔径的增大,污垢热阻渐近值降低,但降低的幅度变小;污垢热阻渐近值随着冲孔涡流发生器孔数的增加而降低,但是二者并不成同比例变化;冲孔位于外侧位置的涡流发生器的抑垢性能较优。     

不均匀热流下特超蒸发冷却器中过冷水的阻力特性试验研究EI北大核心CSCD

为研究聚变堆偏滤器拱顶冷却结构的流动阻力特性,在系统压力为2.7,3.2,3.7MPa、质量流速为2000~5000kg·m^(-2)·s^(-1)、试验段等效单侧辐射热流密度2~5MW·m^(-2)的参数范围内,对类单侧加热条件下,竖直上升的特超蒸发冷却器中的过冷水进行流动阻力试验。详细分析了系统压力、质量流速、试验段等效单侧辐射热流密度对流动阻力的关联和影响,结果表明:在单相区,流动阻力随主流体温度的变化不明显;而在过冷沸腾区,流动阻力会随着流体温度的升高而迅速增大。在单相流动区,压力对阻力的影响不明显,但在较低压力的工况下会更早的进入过冷沸腾区,阻力曲线的斜率在较低的主流体温度下就开始增大;质量流速越高,则流动阻力越大;在单相区,热流密度越高,则阻力越小。用试验数据对典型阻力关联式进行了评估,结果表明,已有关联式无法良好地预测该试验工况下的流动阻力。所以,拟合出了适用于受到单侧加热的高热流密度下特超蒸发冷却器的阻力公式,该公式对该试验数据的预测精度较高,算术平均误差和均方根误差分别达到0.72%和4.33%。试验结果对偏滤器拱顶冷却结构的设计具有工程上的参考价值。     

活性氧化铝和分子筛对C_3F_7CN/CO_2及其过热分解产物的吸附特性

近几年提出的环境友好型气体绝缘介质全氟异丁腈(C3F_7CN),在介电特性和环保方面表现良好,具有替代SF_6气体的可能性。探究常用吸附剂对绝缘介质C_3F_7CN及其分解产物的吸附特性,可为实际设备中吸附剂的选择提供参考。在过热实验基础上,对比分析γ-Al_2O_3和分子筛(3A、4A和5A)对绝缘介质C_3F_7CN和缓冲气体CO_2及其混合气体分解产物的吸附特性。C_3F_7CN/CO_2混合气体在650oC下的过热分解产物主要为CO、CF_4、C_2F_6、C_2F_4、C_3F_8、C_3F_6、i-C_4F_(10)、CF_3CN、CNCN和C_2F_5CN等。实验结果表明:γ-Al_2O_3和分子筛对缓冲气体CO_2及分解产物CO和全氟碳类气体的吸附能力较弱,但能有选择地吸附腈类气体。其中,四种吸附剂均能有效吸附腈类气体CNCN,但只有γ-Al_2O_3和5A分子筛能有效吸附CF_3CN气体,γ-Al_2O_3吸附速率大于5A分子筛。此外,γ-Al_2O_3能吸附绝缘介质C_3F_7CN,故不适合用于以C_3F_7CN混合气体作为绝缘介质的电力设备中。     

太阳能吸热器内超临界二氧化碳对流换热特性数值研究

为分析聚光太阳能热发电中吸热器内超临界二氧化碳（S-CO₂）在高温非均匀壁面热流密度分布下的对流换热特性，采用ANSYS Fluent软件建立了管排式吸热器的三维数值模型，对其中S-CO₂对流换热特性进行数值仿真，并考虑了吸热器与外界环境的辐射和对流换热，分析了吸热管半周均匀受热、半周周向均匀轴向高斯受热和半周周向余弦轴向高斯受热3种非均匀壁面热流密度分布的影响。仿真结果表明:外界环境的辐射和对流换热对吸热器壁面温度影响较大，相较于未考虑外界环境的辐射和对流换热，考虑辐射和对流换热的壁面最高温度下降6.84%；3种壁面热流密度分布中半周周向余弦轴向高斯受热的吸热器出口温度和壁面最高温度均最高，其壁面最高温度比半周均匀受热高353.4 K；非均匀壁面热流密度分布虽然对吸热器内流体流量分配不均匀性的改善不明显，但可明显削弱流量分配不均造成的各吸热管流体温度偏差的影响。     

富氧燃烧模拟烟气中SO_2和H_2O对Fe_2O_3/γ-Al_2O_3气相砷吸附的影响

采用超声波辅助浸渍法制备Fe_2O_3/γ-Al_2O_3吸附剂,利用固定床反应器,在模拟富氧燃烧烟气条件下研究了烟气组分CO_2、SO_2以及H2O对Fe_2O_3/γ-Al_2O_3吸附剂脱除气相砷的影响特性及机理。结果表明,O_2/CO_2燃烧方式下,高浓度CO_2极大的抑制了吸附剂对气相砷的吸附,而高浓度的H2O则在一定程度上促进了吸附进程。O_2/CO_2气氛中,一定范围内SO_2浓度的升高对Fe_2O_3/γ-Al_2O_3吸附气相砷具有促进作用,当吸附气氛中的SO_2超过一定浓度时,则对气相砷的吸附产生抑制,此时吸附气氛中O_2浓度的提高有助于缓解高浓度SO_2的抑制作用。     

微细通道内流动沸腾压降特性

通过微细通道内流动沸腾实验研究流动沸腾压降特性,在质量流速为110kg/m2·s~160kg/m2·s范围内流动沸腾压降随质量流速、热流密度的增大而增大,进口过冷度对流动沸腾压降的影响并不显著。根据不同流型建立各自区域的压降计算模型,将微细通道内流动沸腾分为弹状流和环状流两部分,分别建立各自的物理模型,流动沸腾压降计算结果与实验值有较好的吻合。     

卧式螺旋管内R134a沸腾两相传热特性实验研究

在蒸发温度为5～15℃,热流密度范围为5～20kW·m-2,工质质量流速变化范围为100～400 kgm-2s-1和干度范围为0.1～0.8的条件下,采用低电压、大电流的直流电源直接电加热的方法,对R134a在卧式螺旋管内的沸腾两相流传热特性进行了实验研究.结果表明,传热系数随工质干度和质量流速的增加而显著增加;热流密度对传热系数的影响也比较明显,传热系数随着热流密度的增加而增加,干度较小时热流密度对传热系数的影响更为明显;系统压力的变化对传热系数的影响较小.通过对实验数据的非线性回归分析,发展了R134a卧式螺旋管内流动沸腾局部传热系数的计算关联式.     

CO_2在立式螺旋管内流动沸腾换热的实验研究

在管内径9.0 mm、壁厚1.5 mm、螺旋管绕径283.0 mm的立式螺旋管内,对CO2流动沸腾换热特性进行实验研究。分析热流密度(q=1.4~48.0 kW/m2)、质量流速(G=54.0~400.0 kg/(m2·s))和运行压力(pin=5.6~7.0 MPa)对内壁温分布和换热特性的影响规律。结果表明:螺旋管内壁温周向分布不均匀,单相液体以及过热蒸汽区离心力的作用使内侧母线温度最高、外侧母线温度最低,在两相沸腾区蒸汽受到浮升力作用聚集在管上部而容易发生蒸干,因此上母线温度最高,温度最低值则由离心力和浮升力的相对大小共同决定。局部平均换热系数随热流密度以及进口压力的增加而显著增加,但增大质量流速对换热系数的影响不大,表明核态沸腾是CO2在螺旋管内流动沸腾的主要传热模式而强制对流效应较弱;发现了随着热流密度增加所引起的核态沸腾强度变化以及干涸和再润湿使得换热系数随干度的变化可分成3个区域。并基于实验获得的2 124个数据点拟合两相区沸腾换热关联式。     

O_2/N_2高温气氛下单颗粒煤焦反应行为特性数值模拟

为探究煤焦颗粒反应行为特性,对高温O_2/N_2气氛中运动的单颗粒煤焦进行数值模拟研究。采用规则球形、不规则球形和多孔球形3种单颗粒煤焦结构模型耦合单颗粒煤焦反应模型,研究环境温度和O_2浓度对温度分布、组分分布和反应速率的影响。模拟结果与实验研究结果基本吻合,表明模型能有效描述单颗粒煤焦反应特性。结果表明,当环境温度升高,火焰层高温区域扩张但不发生迁移,碳消耗速率增大,颗粒内部CO_2摩尔分率降低,CO摩尔分率升高;当O_2浓度升高,火焰层高温区域扩张并向颗粒下方迁移,碳消耗速率近似线性增大,颗粒内部CO_2、CO摩尔分率均升高。     

掺Al~(3+)氧化铁的相变过程研究

本文用高温X-射线衍射和差热分析,就γ-Al_2O_3对氧化铁的相变过程的影响进行了分析。观察了整个相变过程,计算了相变量和温度的关系。     

垂直上升加热管道内超临界二氧化碳流动不稳定性研究

超临界二氧化碳（S-CO₂）布雷顿循环发电技术被认为是最具前景的发电技术之一。在S-CO₂发电系统启动/停机或者较低负荷的条件下,主压缩机送出的S-CO₂在不能够充分回热的条件下直接进入S-CO₂锅炉,会使S-CO₂锅炉气冷壁内的大量S-CO₂工作在拟临界温度点附近,致使S-CO₂流动不稳定性成为S-CO₂锅炉必须考虑的问题。本文以S-CO₂锅炉气冷壁最为常见的布置结构（即垂直上升加热管）为研究背景,首先构建了S-CO₂流动不稳定性的计算模型,随后进行了大量的数值计算,研究了典型工况下的S-CO₂流动不稳定性特点,获取了主要边界参数对界限热流密度的影响规律。结果显示:随着入口压力或者质量流量的增大,界限热流密度显著提升,管内流动稳定性有明显提高;随着入口温度的提高,界限热流密度先降低再升高;对于不同的工况,存在1个临界入口温度,在该入口温度下,界限热流密度最低,管内流动稳定性最差。     

基于普朗特类比的螺纹管内污垢分析模型

对冷却塔中的7根铜质内螺纹管进行了传热性能污垢试验,试验中流体流速为1.07 m/s,雷诺数为16 000。螺纹管几何参数范围为：螺纹数18~45,螺纹角25°~45°,螺纹高0.33~0.55 mm。污垢为颗粒污垢和析晶污垢的混合物,水的硬度为800 mg/L。引入普朗特类比法,以(Km/Kmp)/(f/fp) 和(j/jp)/(f/fp)1/3作为传热性能评价指标进行分析。与以往的研究相比,文中更加全面地考虑了内螺纹管参数的影响。同时建立了一系列关于螺纹管的污垢热阻与传热效能的半经验函数关系式,可用于评价和预测实际状态下冷却水的结垢情况。     

水平管内低质量流量超临界二氧化碳异常传热行为研究

研究了水平管内低质量流量超临界二氧化碳(S-CO₂)异常传热行为，采用Fluent软件模拟了水平管内低质量流量条件下S-CO₂传热过程，分析了加热和冷却条件的异常传热行为和热流密度对传热影响。结果表明：热边界条件为压力8 MPa、质量流率200 kg/(m²·s)、热值比q/G=0.2 kJ/kg时，S-CO₂管内流动冷却过程中上、下壁面温度均沿程降低，在S-CO₂主流温度达到拟临界温度时，距离入口551.0 mm处上壁面换热系数出现突变峰值，该处传热强化；S-CO₂管内流动加热过程中上壁面温度均先沿程升高，而后下降至395 K后缓慢上升，下壁面温度短暂降温后缓慢升温，距离入口69.5 mm处上壁面传热系数出现谷值，该处传热恶化；热流密度的增大使加热条件下换热恶化程度加剧，但对冷却换热并无明显影响。由此可见，特征截面的热物性分布是导致出现不同换热行为的主要原因。最后，基于低质量流量条件、热物性及浮升力影响，构建了预测超临界强化传热关联式，为超临界流体换热设...     

变负荷条件下太阳能吸热器内非稳态流量分配计算模型

针对变负荷条件下太阳能水工质吸热器内出现的流量分配不均现象,建立用于分析非稳态条件下并联管内流量分配特性的计算模型。该模型通过在离散控制方程中引入时间项计算在云层遮挡、昼夜变换等变负荷条件下吸热器内工质参数的非稳态变化过程;通过对集箱及各支管内的流动区域进行统一的网格划分和耦合求解,考虑了表面热流分布和集箱-支管结构对流量分配的综合影响。利用现有文献中的实验数据对模型进行了验证。利用模型研究了非均匀热流分布对吸热器内流量分配的影响,模拟了入口压力、入口温度、表面热流密度等发生阶跃扰动后吸热器内流量分配特性的动态变化,发现在非稳态过程中各支管流量分配往往会出现急剧恶化,给吸热器正常运行带来极大安全隐患。     

纳米流体强化微槽群平板热管传热特性试验

采用两步法制备了Al_2O_3-水纳米流体,确定了制备纳米流体的最佳工艺为超声振荡2.0h。对以Al_2O_3-水纳米流体作为工质的微槽群平板热管的传热特性进行了试验分析。结果表明:纳米流体作为工质可显著增强微槽群平板热管的传热能力;最佳纳米粒子体积分数为1.5%,此时纳米流体强化微槽群平板热管的传热特性最高;与去离子水相比,纳米流体作为工质可使热管的当量系数提高15.6%;纳米流体是一种适用于微槽群平板热管的新型传热工质,在强化微槽群平板热管传热方面具有良好的应用前景和发展潜力。