液氮冻结食品冻结时间的计算方法及实验验证

冻结时间是评价冻结食品质量的重要指标,正确计算冻结时间是食品冻结装置优化设计及运行的关键。本文通过建立液氮速冻实验平台,测试了食品的冻结时间,介绍了现有的理论模型,选择了几种典型的计算方法应用于食品冻结,并将各模型的理论结果与实验值进行比较,分析各偏差原因,获得计算食品冻结时间最准确的方法。以有限长圆柱状食品为例,通过研究发现在整个氮气温度场中国际制冷学会模型计算结果与实验值最相近,平均偏差为8.86%,分段计算法次之,平均偏差小于15%。     

微细圆管内CO2两相沸腾换热实验研究

本文对CO_2在水平微细管内流动沸腾特性进行实验研究。实验结果表明:热流密度增加对强化核态沸腾换热和高干度区域流型转变具有显著影响,随着热流密度的增加换热系数增加,对摩擦压降影响很小;质量流率对于换热系数的影响较小,但随着质量流率的增加摩擦压降大幅增加,质量流率的大小直接决定了换热过程所经历流态;饱和温度升高换热系数相应升高,摩擦压降减小,且对流态转变特性有重要影响。在同样工况下摩擦压降最大值先于换热系数最大值出现,理论分析采用的流态形式与实际CO_2管内流动流动沸腾换热流态基本一致。     

低气压环境下开缝翅片管换热器换热性能研究

利用低气压环境模拟装置对开缝翅片管换热器在不同气压下的换热性能进行实验研究.研究结果表明:随着气压不断降低,换热器周围空气密度逐渐降低,换热器空气侧换热系数以及显热换热量逐渐降低,而空气含湿量随着气压降低逐渐升高,导致潜热换热量逐渐增加;当气压降至0.058 MPa以下时,换热器空气侧潜热换热量占主要部分,当气压为0.04 MPa时,换热器换热能力与常压下相比下降了36.63%.     

低气压下平直翅片管换热器空气侧刘易斯因子的实验研究

在高空低气压环境模拟舱内对平直翅片管换热器的传热传质特性进行了实验,研究了不同环境压力下刘易斯因子的变化规律和影响因素,并引入了压力修正因子用来预测不同环境压力下的刘易斯因子。实验结果表明:当环境压力从101.3 kPa下降到40 kPa,刘易斯因子变化显著,最大降幅为22.2%,最大增幅为53.7%;当换热器翅片表面为部分湿工况时,入口空气含湿量对刘易斯因子影响较大,全湿工况下入口空气含湿量影响不明显;随环境压力的下降,翅片表面发生部分湿工况到全湿工况的转变,转变前刘易斯因子随环境压力下降而减小,转变后刘易斯因子随环境压力的下降而增大;引入压力修正因子后关联式能较好地预测不同环境压力下刘易斯因子,关联式和99%实验数据点的相对误差在±20%以内。     

高炉鼓风除湿热质交换性能理论与实验研究

基于Whitman理论以及热质平衡理论建立高炉鼓风除湿器理论模型,设计并搭建1∶200高炉鼓风除湿模化实验台,对高温高湿环境下鼓风除湿性能进行实测。结果表明:除湿量理论值与实验值偏差在0.67%～8.53%内,数据差异小,说明理论模型适应性好,可将此理论模型用于大高炉鼓风除湿器设计计算;在高温高湿环境下,鼓风空气入口干球温度为43.5℃、含湿量为58.54 g/m~3时,溶液喷淋浓度为40%,喷淋温度为21.2℃,气液质量流量比为0.7时,除湿效果最优,除湿后鼓风空气含湿量降低44.79 g/m~3,鼓风湿度低至13.75 g/m~3,高炉鼓风风温可提升268.74℃。     

逆流形式下废液与空气热湿传递驱动力的解耦分析及实验验证

为了深入研究逆流形式下废液与非饱和空气热湿传递过程中传热驱动力与传质驱动力之间的关系,建立了逆流形式下废水和非饱和空气的热质交换耦合模型,利用数学方法对该模型的热湿传递驱动力进行解耦分析。将利用根据文献中逆流除湿/再生搭建的实验装置和本文搭建的废液再生实验装置得到的实验数据进行比较、验证。结果发现:相互耦合的温度差驱动力Δt和含湿量差驱动力Δω可以由相互独立的焓差驱动力Δh和相对湿度差驱动力Δφ表示,这两个相互独立的驱动力可以用来独立表征废液和非饱和空气的传热传质过程;相关文献中的和该装置中的实验结果与解耦分析的数值模拟结果一致:非饱和空气出口的所有参数在相互独立的驱动力所界定的范围内变化。     

套管内海水流动的对流换热特性研究

为分析套管内海水流动的对流换热特性,搭建了套管内海水流动的实验台,通过实验数据确定了套管内海水温度分布,并得出实验范围内的换热准则关联式,并对拟合换热关联式的误差进行了分析。结果表明:套管内海水对流换热的强弱主要由换热装置尺寸、海水物性以及紊流热扩散系数决定;实验数据拟合得出,在热流密度为1.66×10~4～6.6×10~4 W/m~2、雷诺数为4 837～16 068时,恒热流条件下套管内海水换热准则关联式为Nu=0.015Re~(0.645)Pr~(0.39);拟合换热关联式的误差分析发现,主要工况的Nu实验值与拟合关联式的Nu数值误差范围在±20%以内。     

大型数据中心制冷系统设计

结合北京市某大型数据中心的工程实例,介绍了对该数据中心进行制冷空调系统设计的设计思路和方法。阐述当前各种制冷形式和送风方式,并分析对比各自优劣,提出目前较节能的新方式:冷通道封闭和自然冷却。根据计算所得数据对空调系统进行设计,大致分析了系统采用的节能措施,并且进行了经济性分析和PUE计算。设计的节能亮点为:采用多台高效离心式冷水机组的冷源;将冷冻水温度从12/7℃提高至13/18℃;运用冷通道封闭的下送上回式气流组织形式;冬季和过渡季节可使用的自然冷却方式。     

R404A在5 mm小管径内冷凝换热特性研究

搭建了一个单管冷凝换热特性测试实验系统,研究不同工况下R404A在5 mm小管径管内的冷凝换热系数变化。根据实验数据,建立了R404A在小管径内的冷凝换热模型,并通过偏差验证来论证新换热模型的可靠性。结果表明:R404A在小管径内冷凝换热系数随冷凝饱和温度的上升而降低,随质量流速和干度的上升而上升,随热流密度的变化没有明显改变;当质量流速较大时,冷凝换热系数随着干度的增加,增大的趋势会更为明显,当干度较大时,冷凝换热系数随质量流速的增加,增加的幅度也更大;新关联式可以较好地预测R404A在5 mm内螺纹管的冷凝换热系数,且偏差最大为±20%。     

海水中动态污垢组成及影响因素的实验研究

海水冷却水有诸多优势,但是存在结垢的弊端。本文搭建了一套海水动态结垢实验装置;通过污垢热阻的变化来表征加热管外表面污垢结垢量的变化,并使用X射线衍射(X-ray Diffraction,XRD)、扫描电镜(Scanning Electron Microscope,SEM)和X射线能谱(Energy Dispersive X-Ray,EDX)法对海水动态污垢进行物相与形态分析;通过实验研究分析热流密度、Re数、进口温度和不同材料对海水结垢的影响。结果发现,动态海水在不锈钢表面形成污垢的主要成分是水合氢氧化镁铝;最长诱导期出现的工况是进口温度为50℃,Re数为1,600,热流密度为1×10~5 W/m~2;100 h内1×10~5 W/m~2热流密度下的平均热阻是0.5×10~5 W/m~2的1.93倍;Re数为6,283的海水污垢热阻大于Re数为1,600的海水污垢热阻;随着海水流体温度升高,结垢量下降;铜管的抗垢性能优于不锈钢管。