直接接触换热器中分散相单个气泡的传热机理研究

基于能量微分方程和质量守恒定律,通过对分散相单个气泡在连续相溶液中的直接接触换热理论分析,建立了分散相单个两相气泡在液体连续相中直接接触换热的传热和气泡生长数理模型.得出了单个气泡在其表面上的平均瞬时换热系数和换热的努谢尔特准则数计算公式,并推导出气泡生长速率的计算关联式.此外,对气泡生长速率的主要影响因素进行分析得出:气泡的生长速率是随速度U和温差ΔT的增加而增大,且增加的速率在前期较快,随后逐渐减慢;气泡的生长速率是随初始半径的增加,先增大后减小的.     

直接接触式沸腾换热过程气泡混合均匀度评价

针对直接接触式沸腾换热过程中气泡群扰动的多相流体混合性能评价问题,提出一种基于图像处理技术与像素偏差理论量化混合复杂流体流型均匀性的精确检测与度量新方法。通过气泡群RGB图像的灰度矩阵进行偏差计算,精确地定量描绘了直接接触式换热过程中的气-液混合状态,其值大小反映了气泡群的分布状况,而不同工况下混合均匀时间的差异反映了不同多相体系的均匀性差异;对偏差序列进行正态性检验,发现其近似符合正态分布;运用混沌检测方法对序列进行混沌特征分析,发现整个混合过程是混沌的。通过一个简单的指标实现了复杂条件下气泡群的量化和表征,为多相流流型识别提供了新的分析思路并指导换热过程的混沌强化。     

直接接触沸腾换热过程连续相特征提取及分布规律

利用支持向量机(SVM)理论构建了有机工质?导热油直接接触沸腾换热过程连续相特征提取方法,获得了导热油和气泡群两相流流型的拓扑结构。对9组正交实验工况获得的两相流图像分别进行连续相特征提取和同调群计算,得到量化连续相数量的1维和0维贝蒂数?1和?0用于粗略估计气泡群数量,并与传统数字图像处理方法的结果比较,对比了换热效率较好和较差情况下形态学开运算对SVM方法的影响,建立了两相流贝蒂数演化规律与换热效率的关联性,比较了传统方法获得的气泡群数量和SVM方法获得的连续相“洞”的数量的演化规律。结果表明,SVM结合贝蒂数方法不仅可准确量化导热油连续相,且可粗略地表征气泡分散相;L6工况(连续相导热油液位高度Z=0.5 m、初始换热温差?T=120℃、分散相工质流率U0=0.04 m/s、连续相导热油流率Uc=0.15 kg/s)下连续相数量变化几乎重叠,相对波动较小,而L4工况(Z=0.5 m, ?T=80℃, U0=0.06 m/s, Uc=0.3 kg/s)下连续相数量偏离程度较大;SVM方法获得的连续相和气泡群个数演化曲线同步,且混合时间相同,?1和?0中位数偏离程度的局部最小值可作为性能指标之一,通过实验验证可优选出换热效果最好的工况。     

ORC直接接触式蒸发器传热性能研究

为分析低温余热发电ORC直接接触式蒸发器内分散相在连续相中的传热性能,分别选用新型环保有机工质R245fa和THERMINOL-R 66导热油作为分散相和连续相,进行ORC直接接触式蒸发器传热性能的研究,分析了初始传热温差、工质体积流量和导热油质量流量对ORC直接接触式蒸发器容积传热系数的影响．结果表明：容积传热系数随着传热时间的增加先呈增大趋势,然后逐渐减小并趋于平稳,但大于传热开始阶段的容积传热系数;在工质体积流量和初始传热温差为定值的情况下,为获得较大的容积传热系数,导热油质量流量应控制在较小的范围内．     

基于 RBF神经网络的水平光管内R407C流动沸腾换热预测

基于 RBF神经网络建立了水平光管内混合工质 R407C流动沸腾换热的预测模型,以质流密度(G),热通量(q),干度(x),饱和温度(Tsat)和光管内径(D)作为网络输入,流动沸腾换热系数(h)作为网络输出,神经网络模型通过训练学习,对水平光管内 R407C的流动沸腾换热系数进行预测,经实验数据验证,预测结果与实验结果吻合较好,网络预测的平均误差为-0.9%,绝对误差为5.5%,均方根误差为10.9%,并且网络预测结果与四个传统关联式的计算结果相比有了明显的改善.由此说明该模型适用于水平光管内 R407C的流动沸腾换热预测,对采用 R407C制冷系统管式蒸发器的优化设计具有一定的指导意义     

基于R125工质热泵循环的理论分析

通过对热泵循环流程的分析,构建了带有回热器热泵的数理模型.理论分析了以R125为工质的热泵系统,并对R125及几种热泵工质在标准工况和变工况下的循环性能进行了系统的理论计算及分析.结果表明,在标准工况下,R125制热系数优于R22,是极有潜力的热泵替代工质.     

复合抛物面太阳能集热器热性能分析

对真空管式复合抛物面太阳能集热器的传热模型进行了分析,在总热损失系数、效率因子、热迁移因子和瞬时效率表达式的基础上,建立了有盖板带翅片的复合抛物面集热器性能预测模型,并对有盖板和无盖板两种类型接收器的集热器进行了瞬时效率的对比计算.结果表明：当集热介质与外界环境间温差较小时,在相同辐射强度的情况下,有盖板带翅片的复合抛物面集热器的集热效率反而比无盖板的复合抛物面集热器的集热效率低;而当集热介质与外界环境温差增加到一定程度时,有盖板带翅片的复合抛物面集热器显示了其集热效率高的优点.     

蒸汽压缩式热泵的有限时间热力学分析及优化

基于有限时间热力学理论,在保持无因次制热率RQ为定值的条件下,建立了使得无因次熵产率σs最小的最佳温差分布模型,并分析了热泵机组中用无量纲参数表征的冷热端传热温差x、y,外界高低温热源温差α和冷热端传热性能比β对系统性能的影响.结果表明：在不增加传热温差所造成的不可损失的前提下,可采用增加β的方法来提高制热率,如增大冷凝器面积或传热系数;在冷凝器与蒸发器传热性能及制热率确定的情况下,为减小不可逆损失应提高高温热源温度.     

开孔式SK型直接接触换热器混合与换热特性研究

为了进一步强化流体在SK型静态混合器中换热效率,对SK型静态混合器进行3,6和9孔的开孔设计,并将开孔式SK型静态混合器应用于直接接触蒸发器中,以高沸点导热油作为直接接触换热器中的连续相,以低沸点的有机工质作为直接接触换热器的分散相,运用ANSYS软件进行数值模拟,研究30,50和70℃3种低温差情况下,不同开孔数量对流动和换热特性的影响。结果表明：3孔式SK型静态混合器的混合特性最稳定,在3种温差下混合效果分别是传统式SK型静态混合器的1.5,3.3和1.6倍;湍流强度分别为传统式SK型静态混合器的3.3,3.8和1.3倍。在SK型静态混合器上合理的开孔可以提高气态工质在直接接触换热器内的停留时间,从而使传热得到强化,达到了节约能源的目的。