水平窄空间沸腾换热的数理模型研究

窄空间只有在间距小于汽泡脱离直径时，对沸腾传热强化才有比较显的效果。窄空间沸腾强化传热的机理在于较大的泡底微层加速了蒸发传热和窄空间中被加热的液体周期性地与池液进行容积交换。水平圆盘窄空间中的汽泡生长分为性质完全不同的自由生长期和抑制长大期；在一个周期内，加热面的总传热量等于壁面传导给窄空间液体的热量与通过合体泡底微层蒸发潜热之和。在对圆形水平窄空间的沸腾传热的现象和机理进行分析的基础上，提出了窄空间的沸腾换热过程的数理模型；进而对窄空间沸腾的本质规律在理论上进行了初步探索，并得到分析解。理论计算结果与实验数据比较表明，该分析解适合于中低壁面过热度的情形。由于问题的复杂性，该模型仍需不断完善。     

多孔表面管沸腾传热试验研究

针对烧制成多孔表面管,进行了传热性能研究,试验表明：多孔管可以显著地强化多孔侧沸腾传热,民同规格光滑管传热性能试验对比,其沸腾给热系数比光滑管提高５－６倍。     

发动机冷却水腔内沸腾传热的模拟研究

从单相流观点出发研究了两种计算过冷流动沸腾传热的思路:分区描述法和叠加计算法.提出了两个基于分区描述法的沸腾模型A和沸腾模型B;修正了基于叠加计算法的Chen沸腾模型和BDL沸腾模型中对流传热项的计算方法.利用这些沸腾模型进行了缸盖鼻梁区冷却水腔沸腾传热的数值模拟,并与试验结果进行了对比分析.结果表明:采用分区描述法和叠加计算法进行发动机冷却水腔内过冷流动沸腾传热计算均是可行且有效的方法;采用沸腾模型A和修正的BDL模型的预测精度比另两个沸腾模型要高;提高流速和过冷度均能强化沸腾传热的能力,提高压力后则在更高的壁面温度下才出现沸腾传热.     

润湿性及功能结构对沸腾/冷凝强化管传热性能影响的热力学分析

功能结构及润湿性都能影响装置的沸腾传热性能，相比仅用于强化沸腾传热的单用途管，能同时强化沸腾/冷凝传热的阶梯状外翅片双用途管的沸腾传热性能还有提升空间。本文通过对气泡自由能计算，分析双用途管的阶梯状外翅片与亲疏水表面协同强化沸腾传热机理。结果表明，气泡生长到一定大小后将自发向周边螺旋翅片扩展从而形成气膜，当增加槽道宽度或者将螺旋翅片上表面设计为亲水性质时，气泡越早、越易于形成气膜。     

三维内微肋水热管强化传热实验

首次报道了三维内微肋两相闭式热虹吸管的传热性能，在实验范围内，与光管相比，竖直放置时，平均沸腾换热系统可以提高50%-238%，平均凝结换热系数可以提高100%-222%，小倾角下，平均沸腾换热系数可以提高51%-171%，平均凝结换热系统可以提高42%-17%，三维内微肋结构能够大大强化热管的沸腾换热与凝结换热，有效地减小热管的内热阻。     

适用于缸盖冷却系统的沸腾模型研究

介绍了2种适用于发动机冷却水传热计算的单相流沸腾模型Chen模型和BDL模型,通过对鼻梁区简化模型的数值模拟计算和实验结果对比分析,得到“BDL沸腾传热模型+SST湍流模型”的数学模型,计算误差更小.     

缸盖冷却水的沸腾传热模型

针对缸盖水腔内的冷却水流动沸腾传热计算,本文介绍了两种沸腾传热模型。模型认为流动沸腾总传热量等于泡核沸腾和单相流对流传热之和,介绍了常用的Chen模型,然后介绍了一种基于加权叠加方法基础上的。计算过冷流动沸腾传热的新模型Franz模型。     

考虑沸腾和缸内局部传热的缸盖流固耦合传热分析

以某商用车直列6缸柴油机作为研究对象,基于缸内传热模型获得内燃机缸盖和缸套的燃气侧局部传热边界条件;基于均相流沸腾传热模型获得水侧传热边界;实现水侧、燃气侧边界与结构温度场计算的耦合,并判断水腔内沸腾传热的状态。结果表明:缸盖温度计算值与实测值吻合,缸盖最高温度位于缸盖底面两个排气门之间;排气门之间的燃气传热系数和燃气温度均处于较高值,缸内局部传热显著;在缸盖底面中心和排气门附近水腔内的冷却水处于部分发展泡核沸腾状态。     

强化管内沸腾换热实验研究

主要研究在低过热度下微槽对流动沸腾换热特性的影响,分别以单工质甲醇和甲醇与甲苯的混合物为工质对不同流量情况下光管、直槽管和螺旋槽管的流动沸腾换热特性进行了实验研究。研究结果表明：对单工质甲醇来说,螺旋槽管可以明显起到强化传热作用,而且流量越低,强化传热效果越明显。对混合工质来说,当流量较低时,螺旋槽管强化传热效果不明显,而在流量较高时,强化传热效果比较明显。无论是单工质还是混合工质,直槽管在实验所能达到的壁面温度条件下不能起到明显的强化传热效果。还给出了螺旋槽管强化传热的定性解释。     

高效宽负荷率超超临界锅炉垂直管圈水冷壁在低质量流速下的传热特性

在压力p=21~29.8 MPa、质量流速G=600~1 100kg/(m~2·s)、热负荷q=330~793kW/m~2工况范围内,对低质量流速优化内螺纹管的传热特性进行了实验研究,并根据实验数据得到了近临界压力区和超临界压力区的传热实验关联式.结果表明:在近临界压力区,亚临界部分的传热特性好于超临界部分的传热特性,质量流速增大能推迟传热恶化,热负荷增大则使传热恶化提前发生,内螺纹管抑制膜态沸腾(DNB)的能力有所减弱;在超临界压力区,压力越低,大比热容区内强化传热作用越显著,在其他条件一定时,超临界水的热物性变化对管内传热的作用由质量流速和热负荷共同决定;质量流速不变,继续增大热负荷,大比热容区内的传热将由强化转变为恶化.     

强化传热管束狭窄空间内R_11的沸腾换热特性

对紧凑型滚压面传热管管束狭窄空间内R－11的沸腾强化换热进行了实验研究,确认了由紧凑型滚压强化管束组成的满液式蒸发换热器具有良好的换热性能。其原理是利用强化传热管管束狭窄空间提前从自然对流换热转换为旺盛核沸腾换热,实验结果确认了管束形成的狭窄空间和强化传热面两种强化技术对沸腾换热的强化效果不能简单叠加。     

振荡流热管自激强化传热的可行性分析

围绕自激振荡流热管的工作特性,联系目前国内外纳米流体及非均匀截面结构在强化传热研究方面的最新进展,分析了在自激振荡流热管内的复杂相变换热条件下,通过采用纳米流体工质与非均匀管截面以实现振荡流热管自激强化传热的可行性,并提出了纳米流体的浓度、相容性、充液率以及管截面结构等需要解决的关键性技术问题。为下一步有针对性的强化传热实验研究和新型自激振荡流热管换热器的设计与开发提供了必要的理论依据。     

紧凑满液型叉排管束蒸发换热器内水的沸腾强化换热特性

采用紧凑满液型蒸发换热器,利用水平传热管叉排管束狭窄空间内早期沸腾强化换热机理将中小热负 荷条件下的自然对流换热转化为旺盛核沸腾换热,换热性能大大优于传统的降膜式蒸发换热器。对水平传热管 管束在受限空间内沸腾强化换热进行实验研究,确认了紧凑满液式水平管蒸发换热器具有良好的换热性能,传 热管在管束中的位置对换热特性已经没有明显影响,随着压力增加,受限空间内沸腾强化换热强化效果显著增 加。     

管内复合强化传热技术及机理分析

文中对管内强化传热及复合强化传热技术进行了在紊流流动下的阻力和传热特性分析,并给出了几种复合强化传热技术的试验研究结果。提出了螺旋槽带中插入旋向相反的部分管长扭带是行之有效,效果明显的复合强化传热技术。     

低压条件下紧凑式顺排管束满液型蒸发换热器的强化换热特性研究

提出了一种新型紧凑式顺排光滑管束组成的满液式蒸发换热器。在低压条件下对水平光滑顺排管束的小空间内沸腾强化换热特性进行了实验研究,确认了管距、管位置和运行压力对强化换热性能的影响。实验表明存在一个能得到最大强化换热效果的最佳管距,这一最佳管距接近沸腾气泡的脱离直径。压力对强化换热效果也有重要影响:随着压力降低,强化换热效果也逐步减弱。实验结果对高效节能型蒸发换热器设计提供了设计基础。     

PERFORMANCE OF A HEAT PIPE THERMOSYPHON RADIATOR

A heat pipe thermosyphon radiator for use in domestic and industrial heating applications is presented. A test cell for the radiator is described and various experimental tests have been performed to determine the feasibility and performance of a heat pipe thermosyphon radiator. The thermosyphon radiator has been tested with freon 11, acetone, methanol and water as working fluids, and was compared with a conventional radiator. Best performance was obtained using methanol and acetone, and compares well with the conventional radiator. In addition, with these working fluids the thermosyphon radiator, by design, has desirable isothermal surfaces. The worst performance was with water, where local hot and cold spots formed on the radiator surface and the performance was poor. A natural convection/radiation model is presented for the thermosyphon radiator, and good agreement between measured and calculated heat transfer is obtained. The model reveals that typically 60% of the heat is transferred by natural convection and the remaining 40% by radiation. Advantages and further development of the thermosyphon radiator are discussed. © 1997 by John Wiley & Sons, Ltd.     

Enhancement of boiling heat transfer in a 5 × 3 tube bundle

The results of an experimental investigation on nucleate boiling heat transfer in an electrically heated 5 × 3 in-line horizontal tube bundle under pool and low cross-flow conditions of saturated water near atmospheric pressure are presented here. It is observed that the heat transfer coefficient is minimum on bottom row tubes and increases in the upward direction with maximum values on top row tubes. Also, heat transfer coefficient on central column tubes was found to be slightly higher than those on the corresponding side tubes. Further, a Chen-type relation has been used to determine the local boiling heat transfer coefficient on a tube in a heated tube bundle.     

Enhancement of boiling heat transfer in restricted spaces in compact horizontal tube bundles

ln desalinization devices and some heat exchangers making use of low‐quality heat energy, both wall temperatures and heat fluxes of heated tubes are quite low and generally cannot cause boiling in flooded‐type tube bundle evaporators with a large tube spacing. But when the tube spacing is very small, boiling in restricted spaces can occur and induce a higher heat transfer than that of a falling film or pool boiling at the same heat flux. This study investigated experimentally the effects of tube spacing, positions of tubes, and heating status of tubes as well as surface status (smooth and roll‐worked) on boiling in restricted spaces in compact horizontal tube bundle evaporators under atmospheric pressure. The experimental results provide a restricted space boiling database for water in smooth and enhanced surface tube bundles. Of particular importance is information concerning the influence of tube spacing of flooded‐type tube bundle evaporators, especially for the case of zero pitch, when the neighboring tubes are contacting each other. © 2001 Scripta Technica, Heat Trans Asian Res, 30(5): 394–401, 2001     

表面微结构对流动沸腾中核沸腾抑制因子的影响

用两根内表面微结构不同的水平光滑管环状流区流动沸腾换热实验数据，采用叠加模型分别建立了流动沸腾换热关系式，并比较它们的抑制因子。结果表明，表面微结构对抑制因子有显的影响；当表面的平均凹腔半径较大时，抑制因子明显增大。表明表面微结构改变对流动沸腾换热能起到较好的强化作用。