矩形并联微通道中流量分配与流动沸腾传热特性实验研究

文中通过可视化实验的研究方法,对主通道尺寸为1 mm×0.5 mm,三根支通道尺寸为0.5 mm×0.5 mm的矩形微通道进行了沸腾换热与流动特性的实验研究.采集到了温度信号、压力信号及各支通道流出的流体流量,绘制出了不同工况下的流型图和液体采出率.同时捕捉到了回流现象发生时气泡的破裂与生长,并结合气泡破裂时受力分析研究流量分配机理及回流发生的原因.最后为了更深入的研究通道内传热系数的影响机理,对局部传热系数和平均传热系数进行了对比分析.研究发现,在热流密度较低且质量流量较高的范围内,液体处于全液相状态;气泡受力对流量分配和回流有显著影响;流体温度随质量流量的增加而降低,随热流密度的增加而升高;质量流量越小在沸腾换热时单相强制对流换热系数越高;当干度一定时,换热系数随质量流量的增加而降低,随热流密度的增加而增加.     

R245fa传热特性的实验研究

对R245fa水平光滑管管内流动沸腾换热特性进行了实验研究,主要包括加热水质量流速、工质质量流速、蒸发温度以及干度对局部换热系数的影响,结果表明在相同蒸发温度及加热水质量流速下,随着工质质量流速增大,管内流动沸腾换热系数迅速升高;在相同工质质量流速及蒸发温度下,随着加热水质量流速的增大,管内流动沸腾换热系数升高;在相同工质质量流速及加热水质量流速下,随着蒸发温度的升高,管内流动沸腾换热系数降低。分别采用Chen公式、Liu-Winterton公式、Shah公式计算了与本实验相同工况下R245fa的管内流动沸腾换热系数,其结果表明:3个预测公式的计算结果与实验值之间的平均误差分别为31.6%、6.3%、37.4%。采用Liu-Winterton公式计算R245fa的流动沸腾换热系数满足工程实际的要求。     

竖直环形流道内流动沸腾传热研究

在沸腾传热实验中,一般壁面的加热方式有电加热和流体加热两种,在两种方式下的沸腾传热特性存在差异.针对流体加热方式下的沸腾传热问题,采用水加热方法,对水在竖直环形流道内的流动沸腾传热特性进行了可视化研究,并结合环状流模型、液泛原理和紊流普朗特数理论,给出了传热计算模型.实验段环隙宽度有5和3 mm两种,质量流速分别为16...     

基于横断扰流结构微通道的数值仿真优化

横断扰流结构微通道热沉是新型微通道结构的一种,其具体构型是在割断的直通道横断区布置扰流元,通过其对横断区流体的扰流冲击作用强化整个微通道的对流换热,扰流元与直通道段的长度、宽度及位置关系对微通道内流体流动与换热有重要影响.针对横断扰流结构微通道单相液体流动与传热特性,通过CFD计算流体力学模拟与分析软件进行全通道三维数值模拟.模型采用有限容积法、SIMPLE算法进行层流计算.计算及分析结果显示,当微通道进出口段均为5 mm、换热段为10 mm时,横断扰流结构微通道的最优换热尺寸为:L1/L2=4.187 5且L2=0.4 mm,W1=W2=0.35 mm,0.5H2/H11.     

矩形通道内气泡脱离点数值模拟和实验研究

关于过冷流动沸腾气泡脱离点(或称充分发展沸腾起始点,FDB)的研究大多局限在实验研究,缺少预测气泡脱离点的数值模拟模型和方法.建立了数值模拟过冷流动沸腾气泡脱离点的数学模型,利用Fluent实现了对气泡脱离点的数值模拟,并且对矩形通道内的气泡脱离点进行了实验研究.为了验证数值模拟结果的准确性,分别对比了圆管、矩形通道内数值模拟结果和经典模型计算结果,并将双面加热矩形通道内数值模拟结果与实验结果进行对比.分析表明:根据本文模型,可以实现对过冷流动沸腾气泡脱离点位置的数值模拟,而且具有较高的准确度.源于圆管实验的Saha-Zuber模型和Bowring模型适用于双面加热矩形通道.     

微圆柱阵微通道内沸腾换热及气泡运动特性研究

基于流体体积(VOF)模型对恒定热流密度下的微圆柱阵通道内的流动沸腾换热特性展开数值研究,并利用几何重构法捕捉气液两相界面迁移变化,研究了流道内流速的分布和微圆柱高度对气泡分布、沸腾换热性能及沸腾不稳定性的影响。结果表明:微圆柱的存在增加了气泡核化点密度;气泡运动增加了工质与加热壁面接触的可能性;微圆柱高度较低时,易发生气塞现象,加热面散热不均导致局部异常过热,换热性能下降;微圆柱阵通过阻碍气泡反向流动来降低沸腾不稳定性,但微圆柱高度过高会造成换热系统振荡,影响传热可靠性。     

水平微通道内油水两相流压降实验研究

测试了油相及水相流体在水力学直径为895 μm的矩形铜基微通道内的单相及两相流摩擦压降,并将实验数据与已有的单相及两相流摩擦压降预测模型进行对比。主要考察油相、水相质量通量及两者比率对摩擦系数及压降的影响。结果表明,油的摩擦系数显著高于水的摩擦系数,Hagen?Poiseuille方程能够准确预测微通道内油或水的单相流体压降;油相及水相质量通量均显著影响液?液两相流压降,油水两相流体流量越大,油相含量越高,两相摩擦压降越高;Cicchitti模型能够相对准确地预测油水两相流体混合黏度。为提升预测准确度,建立了油水两相流摩擦系数预测关联式,预测值与实验值吻合较好。     

制冷剂在微尺度槽道内的流动与传热研究

就微三角形槽道内ＣＦＣ１２的流动沸腾换热做了详细的实验研究。研究表明,在微槽道中流体流动沸腾换热比常规尺寸的换热更为强烈,且流动用力相对要小,实验观察发现,在微三角形槽内流体流动沸腾时明显有大量气泡生成,这与其它相关实验得出的不产生气泡的结论是不同的。     

微小通道内流动沸腾换热研究中的几个关键问题

微小通道内流动沸腾换热研究进程制约着紧凑式微小通道蒸发器的进一步开发和应用.结合国内外微小通道内流动沸腾换热方面的最新研究进展,从流型、临界热流通量(CHF)、干涸(Dry-out)以及多通道内流动沸腾换热等几个关键点出发,对现有的研究成果做了分析和探讨,并提出了需进一步解决的问题.     

凹槽型微通道内液体流动换热特性的实验研究

微通道热沉是解决微机电系统电子元器件冷却问题的有效途径.为提高微通道热沉的传热性能,设计2组不同水力直径的微通道热沉,分别在其流道壁面加工三角形凹槽和扇形凹槽.搭建微通道内液体单相流动与换热实验平台,以去离子水为流体介质,实验测试不同流量下微通道热沉的进出口液体压力、温度和加热面温度.以微通道流动压降、摩擦常数、加热面温度、努塞尔数和场协同数为评价标准,系统研究凹槽型微通道的流动和换热性能,结果表明:当水力直径相同时,扇形凹槽微通道内液体流动压降小于三角形凹槽微通道内的;当水力直径较小时,三角形凹槽微通道的换热性能优于扇形凹槽微通道的,水力直径较大时,扇形凹槽微通道则具有更好的散热能力;当单个通道内流体速度小于1.12 m/s时,扇形凹槽微通道的综合性能优于三角形凹槽微通道.     

倾斜下降管内气（汽）─液两相流动特性研究

本文以空气─水为工质，对倾斜下降管内气─液两相流流型和摩阻压降进行了理论和试验研究。采用压差波动法测定流型，获得了不同流型下的压差波动信号。根据试验结果，绘制了不同倾角下的流型图，得到了四种主要流型的转换关系式。采用以分液相摩擦折算系数和马蒂内利参数Ｘ２的关系整理了倾斜下降流动摩擦阻力试验结果。在理论分析基础上结合试验结果，提出了三种流型下摩擦阻力计算公式，计算结果与试验结果吻合较好。     

Flow frictional characteristics of microencapsulated phase change material suspensions flowing through rectangular minichannels

1 Introduction MEPCM, i.e. microencapsulated phase change material, is formed as shown in Fig. 1 by packing phase change material (PCM) into a microcapsule with a solid but flexible shell; the size of the MEPCM particles ranges from 1 to 100 μm[1,2]. The shell separates the core PCM (solid or liquid) from outside substances and tolerates volume changes in the core due to phase change. Widespread applications of MEPCM include: enhancing performance of fluid convective heat transfer, te…     

真空排污管内多相流动阻力特征研究

管道内阻力计算有利于优化设计排污系统中管径及动力设备,对提高黑水、污泥等非牛顿流管道输送的安全性、经济性具有重要指导意义.在分析真空管道内污水运动状态基础上,推导了排污管道内气体-非牛顿流体两相流动摩阻压降梯度计算的通用关系式.通过算例探讨了管道内阻力随气流量和输送黑水的变化规律.     

扁管、微元肋扁管水力特性的实验研究

对扁管和微元肋扁管的水力特性进行了实验研究.实验所用最小扁管的当量直径为0.44mm.当采用实验方法获取扁管准确的摩擦压力降时,首先需要计算出口和入口的局部压力降.采用了一个全新的实验方法对入口、出口处的局部压力降计算进行了实验校核,确保了入口、出口局部压力降计算的准确性.实验研究表明采用常规的计算圆管压力降方法计算扁管摩擦压力降误差较大,计算微元肋扁管误差更大.对产生该误差的原因进行了分析和探讨.     

新型水平气井气水两相管流压降计算模型设计

为了更准确地把握压降,提出一种水平井筒内气水两相管流的压降计算模型.该模型基于两个假定:假定气相和液相的速度相等;假定两相介质已达热力学平衡状态,压力、密度等互为单值函数.实例计算结果显示,出水水平气井井筒压力沿趾端根端方向呈单调下降趋势,但趾端附近的压降明显小于井筒内其他位置的压降.     

Drag reduction of flow boiling with polymer additives

Ｓｏｍｅｓｔｕｄｉｅｓｗｅｒｅｄｏｎｅｏｎｐｏｏｌｂｏｉｌｉｎｇｈｅａｔｔｒａｎｓｆｅｒｏｆａｄｄｉｔｉｖｅａｑｕｅｏｕｓｓｏｌｕｔｉｏｎ ,ｂｕｔｌｉｔｔｌｅｏｎｆｌｏｗｂｏｉｌｉｎｇ[1 3] .Ｔｈｅｕｓｅｄａｄｄｉｔｉｖｅｓａｒｅｓｕｒｆａｃｔａｎｔａｄｄｉｔｉｖｅｓａｎｄｐｏｌｙｍｅｒａｄｄｉｔｉｖｅｓ[1 4] .Ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎｓｏｎｔｈｅｄｒａｇｒｅｄｕｃｔｉｏｎｏｆａｄｄｉｔｉｖｅｓａｒｅｕｓｕａｌｌｙｃｏｎ ｃｅｎｔｒａｔｅｄｏｎｓｉｎｇｌｅｐｈａｓｅｆｌｏｗ[5 ] ,ｏｒｒａｔｈｅｒ,…     

高温高压转化合成丹酚酸A的工艺研究

采用高温高压处理丹酚酸提取物的方法来提高丹酚酸A的含量,以丹酚酸A的得率为指标,通过高效液相色谱法测定丹酚酸A的含量,考察了酸的种类、丹酚酸提取物中丹酚酸B的含量、反应时间、反应温度、pH、物料浓度对转化合成丹酚酸A的影响。色谱分析条件为:色谱柱Kromasil C18(250mm×4.6mm,5μm),流动相为水(0.1%甲酸)和乙腈,体积流量1mL/min,进样量20μL,检测波长280nm,丹酚酸A的质量浓度在0.055～0.55mg/mL线性关系良好。通过单因素考察及正交试验得到了转化合成丹酚酸A的最佳工艺条件为:反应时间4h,反应温度120℃,pH为5,反应物料质量浓度5mg/mL。     

Characteristics of pressure drop for single-phase and two-phase flow across sudden contraction in microtubes

Single-phase and gas-liquid two-phase pressure drops caused by a sudden contraction in microtubes were experimentally investigated at room temperature and atmospheric pressure, using nitrogen and water. The experimental results on pressure drop with a novel measurement method, the tiny gaps on the tubes, were used to characterize the sudden contraction pressure drop for tube diameters from 850 to 330 μm. The ranges of the gas and liquid superficial velocity were 2.55–322.08 and 0.98–9.78 m/s in the smaller tube respectively. In single-phase flow experiments, the contraction loss coefficients were larger than the experimental results from conventional tubes in the laminar flow. While in the turbulent flow, the contraction loss coefficients were slightly smaller than those from conventional tubes and predicted well by K _c=0.5×(1−σ²)^0.75. In two-phase flow experiments, the slip flow model with a velocity slip ratio S=(ρ_L/ρ_G)^1/3 showed a good prediction that reveals the occurrence of velocity slip. An empirical correlation for two-phase flow pressure drops caused by the sudden contraction was developed based on the proposed contraction loss coefficients correlation for single-phase flow and Martinelli factor. Supported by the National Key Basic Research Program (Grant No. G2000026300) and Beijing Open Fund     

Influence of specimen size on compression behavior of cement paste and mortar under high strain rates

Static and dynamic compression tests were carried out on mortar and paste specimens of three sizes(Ф68 mm×32 mm,Ф59 mm×29.5 mm and Ф32 mm×16 mm)to study the influence of specimen size on the compression behavior of cement-based materials under high strain rates.The static tests were applied using a universalservo-hydraulic system,and the dynamic tests were applied by a spilt Hopkinson pressure bar(SHPB)system.The experimentalresults show that for mortar and paste specimens,the dynamic compressive strength is greater than the quasi-static one,and the dynamic compressive strength for specimens of large size is lower than those of smallsize.However,the dynamic increase factors(DIF)has an opposite trend.Obviously,both strain rate and size effect exist in mortar and paste.The test results were then analyzed using Weibull,Carpinteriand Ba?ant's size effect laws.A good agreement between these three laws and the test results was reached on the compressive strength.However,for the experimentalresults of paste and cement mortar,the size effect is not evident for the peak strain and elastic modulus of paste and cement mortar.