圆柱型活性蓄冷器换热性能的试验研究

基于磁热效应原理,采用颗粒Gd作为磁工质,水为换热流体,并结合活性蓄冷器的换热特点对往复式室温磁制冷系统的换热性能进行试验分析。试验工况包括:在室温18℃下,基于不同磁场移动速度(40,70,100,130和160 mm/s),研究不同"冷热吹"时间(500,600,700,800和900 ms)对圆柱型活性蓄冷器的换热性能的影响。测量了在不同工况条件下蓄冷器冷热端温度的变化,分析了圆柱型活性蓄冷器换热性能系数。研究表明,当磁场移动速度为160 mm/s时,"冷热吹"时间700ms所对应的冷端最低温度可达到5.2℃,且对应的活性蓄冷器的换热性能系数最大,趋近于0.55。     

槽式太阳能集热管内相变微胶囊悬浮液的热力性能分析

针对传统使用水基和油基的太阳能集热器换热效果低和管壁热应力大的问题，以相变微胶囊悬浮液为工作流体，对抛物型槽式太阳能集热器进行了三维建模。采用蒙特卡罗射线追踪法结合有限容积法和有限元法的方法求解了太阳能集热管的光?热?力耦合问题，采用欧拉?欧拉多相流模型研究了相变微胶囊悬浮液在集热管内的流动换热特性。结果表明，相变微胶囊悬浮液强化了集热管内的对流换热，不仅降低了集热管的沿程壁温，且减少了集热管的周向温差，均化了集热管温度分布。集热管周向等效热应力呈花瓣型分布，对应的5个高温度梯度的位置附近(圆周角θ=5°, 90°, 175°, 225°和315°)出现等效应力局部峰值。吸热管内壁面θ=90°处轴向热应力为压应力，作用于整个管程，而径向热应力和切向热应力为拉应力，主要作用在进出口端。相变微胶囊悬浮液浓度越高，强化换热效果越好，集热管热应力越小，但产生的压降也随之增大。     

带有方形肋及双倾斜肋片的细通道内流动、传热和熵产分析

为了探究带有方形肋及双倾斜肋片细通道的流动换热及熵产特性，设计了2种带有方形肋及双倾斜肋片的组合细通道(MCDS-L, MCDS-R)，然后采用数值模拟的方法分析其流动特性、传热特性和熵产特性，并将其分析结果同2种方形肋细通道(MCS-L, MCS-R)和一种双倾斜肋片细通道(MCD)进行对比。结果表明，在所研究的雷诺数范围内，组合通道的摩擦阻力系数基本一致且均高于其他3组通道(MCS-L, MCS-R, MCD) 。此外，组合通道的努塞尔数均高于其他3组通道，而熵产增大数均低于其他3组通道。其中，MCDS-L通道的努塞尔数最大，熵产增大数最低。表明MCDS-L通道的换热效果最佳，能量的综合利用程度最高。研究成果为微细通道热沉的设计提供参考。     

基于Fluent的扁管外带凹坑的蛇形翅片空间内流动与传热性能数值模拟

采用Fluent数值模拟了带凹坑的蛇形翅片扁管换热器空气侧的流动与换热。研究表明:与平直翅片相比较,凹坑对空气的流动产生了很大的扰动,采用凹坑翅片可以显著增强换热效果;在雷诺数Re=520～1 400的范围内,凹坑翅片与平直翅片相比其平均努塞尔数Nu_m增加了18%～24%,同时凹坑翅片比平直翅片的阻力系数f增加17%～28%;在雷诺数Re相同的条件下,随着凹坑半径R(0.8～1.8 mm)的逐渐增大,努塞尔数Nu_m和阻力系数f也逐渐增加;在同功耗条件下,与平直翅片相比较,采用带凹坑的翅片可以获得更佳的传热效果。     

具有外套管的释热元件表面温度求解

为进行具有外套管的释热元件的性能分析，需准确计算元件包壳外侧的温度分布。由于套管结构内外均存在流体，传热情况较为复杂，因此本文基于传热基本方程和能量守恒关系，设计开发了专用的迭代算法和计算程序求解该结构温度分布，并采用典型算例，将计算结果与Fluent软件仿真结果进行对比。结果表明，本文程序计算结果与Fluent软件仿真结果的相对误差小于5%。基于本算法编写的程序模块与燃料元件性能分析程序相耦合，可提高燃料性能分析流程的独立性。     

环形通道内液态铅铋合金流动换热特性实验研究

通过对环形通道内液态铅铋合金的流动换热特性进行实验研究，得到了气泡泵注气对液态金属流动的影响，并拟合出环形通道内液态铅铋合金的摩擦系数关系式和换热特性关系式。结果表明：采用气泡泵注气能有效提升铅铋合金的质量流速；相同Reynolds数下环形通道内液态铅铋合金的摩擦系数大于由布拉休斯公式计算得到的摩擦系数；液态铅铋合金对流换热过程中，导热项占主导地位，并且Nusselt数随Peclet数的增大而增大。     

热烧结矿竖式冷却过程传热特性

 与传统环冷相比，烧结竖冷拥有漏风率低、换热效率高的优势。为此利用竖冷试验装置，在某烧结厂取热风与热烧结矿研究了竖式冷却过程气固对流换热特性。研究表明，烧结矿竖式冷却过程中影响传热特性的主要因素为冷却风的流量及温度。烧结矿和冷却风对流换热系数随着烧结矿温度的升高而增大，且随着冷却风流量的增大以及冷却风温度的降低，对流换热系数也随之增大。基于白金汉定理，结合试验数据拟合得出了描述烧结矿与冷却风传热特性的准数关联式，其模拟性较好且平均相对误差为7.25%。     

锯齿错列肋片尾气换热器的热电性能优化

由于尾气传热性能差,尾气余热热电转换系统中常采用具有强化换热结构的尾气换热器,其中,锯齿错列肋片式是常见型式之一.但如何平衡传热性能和流动阻力实现对换热器内部结构和整体尺寸的优化,使得热电系统获得总的净输出功率最大,是值得研究的内容.但现有成果均是基于限定尺寸结构,对换热器局部尺度及热电性能进行分析,没有针对强化换热器的整体优化结构和最大净输出功率展开研究.建立基于汽车尾气余热回收的热电转换数值模型,结合场协同理论,分析锯齿错列肋片式尾气换热器内部肋片结构对热电功率的影响.此外,综合考虑传热性能与流动阻力的平衡,以热电转换最大净输出功率为优化目标,对热电模块结构进行优化,并获得热电系统的相应最优性能.研究结果表明,固定热电模块尺寸时,净输出功随肋片高度增加明显增加,但受肋宽影响较小;对热电模块尺寸进行优化时,肋高和肋宽的变化均对热电模块的最优尺寸产生较大影响,单位面积最大净输出功随肋宽增加而明显降低,但受肋高的影响较小.