CO2不同螺纹管管外强化换热的实验研究

通过对CO2的物理特性及水平光管与不同螺纹管管外沸腾换热进行实验研究,得出了换热系数随蒸发压力和热流密度的变化关系。拟合得出CO2在蒸发压力的范围为2.6~3.6MPa、热流密度为10~50 kW.m-2的换热关联式h=A.qn。与Cooper预测值的偏差在±15%之内,与Ribatski关联式预测值的偏差在±7%之内,与Ye实验关联式预测值的偏差在±9%之内。在CO2在光管管外沸腾换热的基础上进一步研究其在螺纹管管外沸腾对换热的强化效果,为CO2强化换热进一步发展提供依据,具有一定工程实践意义。     

细微通道内低温CO_2流动沸腾换热特性研究

用CO2作为制冷剂,对内径为0.6和1.5 mm的细微通道内的低温流体流动沸腾换热特性进行了实验研究,定量分析了实验测试工况下低温流体流经管路时不同工况参数对换热系数的影响。研究表明:参考文献[7]中提出的流动沸腾换热模型具有较高的预测精度,且将误差控制在30%的范围时,流体发生干涸前的换热系数理论预测精度比(实验数据与模型数据之比)可达79.8%,平均偏差可达21.8%;流体发生干涸后的换热系数理论预测精度比为18.4%,平均偏差为59.9%。     

石墨烯纳米制冷剂核态池沸腾换热的实验研究

为分析单层石墨烯纳米片对核态池沸腾换热的影响机理,对基液为R141b、分散相为单层石墨烯纳米片的纳米制冷剂的核态池沸腾换热特征进行了测定,采用Hot Disk热物性分析仪和铂金板法分别测定了石墨烯纳米制冷剂的热导率和表面张力,采用接触角测量仪和扫描电子显微镜（SEM）观测了沸腾后加热表面的润湿性和形貌特征。实验中,单层石墨烯纳米片的质量百分含量（ω）为0.02%~0.50%,实验压力为一个标准大气压,热流密度为20~200 kW/m2。实验结果表明：单层石墨烯纳米片的加入,使制冷剂R141b的核态池沸腾换热得到强化;当ω=0.2%时,换热系数提高比例出现峰值,为57.7%。伴随ω的增加,石墨烯纳米制冷剂的热导率增大、表面张力减小,沸腾表面润湿性增强且微腔数先增后减,综合作用的结果导致存在一个最佳的单层石墨烯纳米片浓度（即ω=0.2%）使换热系数最高。     

微细通道CO_2流动沸腾换热临界热流密度研究

CO2在微细通道内流动沸腾换热过程所具有的临界热流密度(CHF)对于其换热系数有着重要影响。根据国内外现有发表的公开文献的实验数据分析了质量流量、饱和温度、管径等对临界热流密度的影响,并对理论模型与试验数据进行误差分析。发现Bowring预测关联式对小于3 mm管径内临界热流密度预测精度较高,在30%误差范围内可以达到70%预测精度,Wojtan预测关联式具有较小的平均绝对误差。提出了今后CO2在微细通道内沸腾换热CHF的研究方向。     

二氧化硅与石墨烯混合纳米流体沸腾换热实验研究

设计并搭建带冷凝回流的闭合回路沸腾换热实验装置,研究了质量分数为0.000 5％、0.001％、0.002％和0.003％的水基二氧化硅(SiO2)纳米流体、水基石墨烯(GNs)纳米流体、水基和乙二醇水基SiO2与GNs混合(SiO2/GNs-DW,SiO2/GNs-EG-DW)纳米流体沸腾换热性能.结果表明:纳米流体...     

强润湿性液体池沸腾传热的实验研究和机理分析

对强润湿性液体的池沸腾传热实验而言,本文提出了行之有效的实验程序,并严格按照实验程序进行了R113池沸腾传热的实验研究,具体研究了表现老化和液体过冷度对池沸腾传热曲线及起沸点的影响,实验中观察到了三个反常现象,最后,从强润湿性液体的沸腾传热机理的角度对其给出了相应的解释。     

超临界CO2螺旋槽管内冷却换热特性的数值模拟及实验研究

为了研究超临界CO₂螺旋槽管内的流动换热特性,本文首先在入口温度323.15 K、入口压力8.0 MPa、入口雷诺数35 000、总热量4 200 W的条件下对不同结构参数的螺旋槽管进行了数值计算,分析了各参数对换热系数及流动过程的影响,并根据换热评价因子,得到了最优螺旋槽管结构（管槽半径r₁为6.5 mm,管槽圆角r₂半径为2.0 mm,管槽槽深e₁为5.5 mm,套管间距e₂为1.0 mm,螺旋角w为0.70 rad）。在此基础上,实验研究了不同压力、不同入口雷诺数对换热系数的影响,得出其影响机理。分析换热系数的影响因素,并结合数值计算和实验数据,建立了超临界CO₂螺旋槽管内冷却换热关联式,并对实验数据进行了预测计算。结果表明,预测值与实验值的平均绝对值偏差为11.65%,最大绝对值偏差不超过25%,证明了其具有较好的准确性。     

微通道内流动沸腾特性研究

对国内外微通道流动和换热的研究实验作了总结,阐述了影响微通道换热系数的因素,如热流密度、过热度和干度等.对去离子水在内径为0.65 mm、长为102 mm的圆形管道内流动沸腾换热进行了实验研究,得到了局部换热系数随干度的变化关系,进而根据换热系数的变化趋势讨论了饱和流动沸腾区微通道内主导的换热机制.结果表明:从换热系数随干度的变化关系很难判定主导的换热机制;将实验数据与已发表的预测关联式进行了比较,发现大多关联式都失效,说明基于常规理论的模型不再适用于微通道.     

池沸腾临界热流密度及临界波长的实验研究

分别在光滑及波形结构的铜表面上对水和乙醇进行饱和池沸腾实验,观测了临界热流密度(CHF)下临界波长的变化趋势,并分析了表面结构对沸腾传热系数及CHF的影响。实验验证了光滑表面上,临界波长随工质的不同而变化,继而影响CHF,其实验值与经典的临界波长及临界热流密度理论一致。而粗糙表面上的乙醇沸腾实验进一步发现,波形结构可以减小临界波长,从而有效提高CHF,其影响规律与相关文献的理论模型较为符合。     

微纳结构铜表面低液位池沸腾实验研究

采用两步电镀法,在改变电流密度的情况下制备出具有不同微纳结构和润湿特性的A、B两个表面,并应用于低液位饱和池沸腾的实验研究中.通过与铜表面对比,发现两个表面在低热流密度情况下,传热系数要高于铜表面,但液位降低时传热系数提升幅度较小,原因在于铜表面沸腾气泡较大,液位降低气泡脱离有很大影响,而表面A、B沸腾气泡较小,液位降...     

三维双侧水平强化管R245fa凝结换热性能试验

由于制冷剂R11和R123对臭氧层有破坏作用,为完成环保新工质R245fa对R11和R123的替代工作,对R245fa在内螺纹外斜翅片的三维双侧强化管外的凝结换热性能进行试验。数据处理过程中,采用Wilson图解法获得管内水侧对流换热系数及其计算关联式,再利用热阻分离法获得管外凝结换热系数。研究表明:试验中管内对流换热系数高于管外冷凝换热系数,所以管外侧的传热热阻是占据主导地位的传热热阻;相对于光管,R245fa在三维双侧强化管管内换热强化换热倍率为3.58,管外强化换热倍率为2.48;对实验数据进行拟合,得到管外换热系数的变化规律和凝结换热关联式。     

R134a在水平内微翅管管内凝结换热的实验研究

对制冷剂R134a在水平强化换热管管内的凝结换热性能进行了实验研究。实验管为两种内微翅管,分别命名为A管和B管。实验件采用套管结构,强化内管外表面和外管内表面之间(管间)走乙二醇水溶液。实验过程中管内冷凝温度为51℃,管间乙二醇水溶液的流速为3.35 m/s,乙二醇水溶液的进口温度根据制冷剂的质量流速做相应调整,以保证试件出口制冷剂有一定的过冷度。实验结果表明:两种水平强化管的管内冷凝换热系数均随着制冷剂质量流速的增加而增大,在制冷剂质量流速从300 kg/(m2.s)增加到700kg/(m2.s)时,A管的管内冷凝换热系数比B管高1.87%到6.28%,而B管的制冷剂流动阻力比A管高9.56%到11.05%,A管的结构优于B管。     

不同调节方式下跨临界CO2空气源热泵性能实验研究

为提高跨临界CO2空气源热泵热水系统运行性能,对不同压缩机频率、电子膨胀阀开度和水流量下的系统及部件运行特性进行了实验研究,并对循环加热模式下的调节方式进行了优化.结果 表明:当阀开度减小时,系统性能系数COP和制热量随过热度的增大而减小;压缩机存在最大电效率点,并且电效率极值点会随着运行频率的增大而向低过热度段发生移...     

超临界压力下乳化碳氢燃料换热特性实验研究

为研究乳化碳氢燃料在矩形通道内的换热特性,在压力为3 MPa,质量流量为2.6 g/s,出口流体温度分别为450、500、550、600和650℃,乳化碳氢燃料含水质量分数分别为10%、20%、30%和50%的实验条件下,进行了实验研究,分析了乳化碳氢燃料的含水质量分数与出口流体温度对燃料在矩形通道内的热沉、热流密度与对流换热系数的影响,并与纯碳氢燃料作对比。研究表明:燃料在通道内热沉与热流密度均随含水质量分数与出口流体温度的增加而增加;纯碳氢燃料在通道内的对流换热系数沿轴向逐渐增加;乳化碳氢燃料在通道内会发生传热恶化,第一次传热恶化点随出口流体温度的增加向通道入口方向移动;含水质量分数越高,第一次传热恶化发生越早,第二次传热恶化发生越晚。     

T型沸腾强化换热管传热性能的实验研究

对一种T型翅片内螺纹沸腾强化换热管进行换热性能实验研究,管外以制冷剂R134a为工质,管内以水为介质,在定热流密度(q=9 000 W/m2)与定水流速(v=1.5 m/s,v=2.6 m/s)的工况下得到一系列实验数据.利用Wilson图解法得到管内外的换热系数,并与理论光管计算值进行比较,得出T型翅片管管内外沸腾换...     

以水为工质的EHD强化管内对流换热实验研究

以水作为工质,实验研究了EHD(Electrohydrodynamics)对水套管式换热器内对流换热过程的强化作用机理。实验中,在水套管换热器换热管中心设置一直流式高压电极,电极电压DC设置范围为0～40 kV,分别进行了5组不同流量下不同电压值的组合强化实验。实验结果表明:不同管内流量条件下电场对管内传热过程均有不同程度的强化作用,当流量为0.1 m3/h时,其电场强化系数θ最大,为1.224;流量为1.0 m3/h时,电场强化系数θ最小。实验证实了电场对于以水为工质的对流传热过程具有强化作用,但电场强化效果具有对流量变化敏感性的特点,同流量下存在最佳强化电压值而非电压值越高强化效果越大。     

不同倾角条件下非均匀热流对超临界二氧化碳对流换热的影响

为了探究超临界二氧化碳（SCO2）对流换热的影响因素,在考虑了管道倾角和钢管壁厚引起热流密度不均的情况下,针对SCO2在上、下半周不同热流密度条件、管道放置倾角、质量流量以及压力值时的换热情况进行了研究。模拟计算中金属管外径16 mm、内径12 mm、长度1 500 mm;外壁面热流密度为425.6 kW/m2;管内出口压力工况参数分别为7.6,8.5和9.5 MPa;质量流量分别为101.788,76.341和50.894 kg/s;管道倾角分别为0°（水平）,30°,45°,60°和90°（垂直）。结果表明：在均匀加热条件下,由于钢管导热的影响使钢管内壁上半周的热流密度低于下半周;随着倾角的增大,二次流动能降低,上半周的热流密度逐渐接近下半周,同时,下半周的换热系数减小,上半周的换热系数增大。在非均匀加热条件下,沿着流动方向,初始阶段上半周的换热系数高于下半周的换热系数,随着流体温度增加,这种现象会发生逆转。因为当质量流量和压力增加时,上、下半周的换热系数均会增加,并且可以降低管道内壁面峰值温度。而不同加热方式下,上、下半周的温差与二次流动能有关。     

竖直细小管内水_空气环状流蒸发换热特性研究

通过理论分析,研究了竖直细小管内水－空气环状两相流的蒸发换热特性。研究结果表明在细小管内,重力和气液表面张力的影响可以忽略。在定热流密度和定壁温两种条件下的蒸发换热特性十分接近。计算表明竖直细小管内水－空气环状两相流的蒸发换热是一种十分有效的强化换 热手段。