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。     

扭带结构影响管内传热与熵产的研究进展

随着工业技术不断发展,传统换热管的传热方式已经无法满足高热流密度下的热量输运要求。扭带插入物是一种能够有效提高换热管传热效率的强化传热元件,以其结构简单、加工容易的特点受到了很多学者的关注和研究。管内流体的传热性能及熵产往往作为评价换热管性能的重要参数,因此扭带结构与流动工质对这些参数的影响成为近年来研究的重点。本文主要综述了近十年来不同结构扭带对管内传热与熵产影响的研究进展。首先,将文献中研究的扭带按照几何结构进行分类,阐述和分析了不同类型扭带对换热管的传热、熵产以及综合性能的影响,试图找出几何结构与换热管传热性能以及熵产之间的联系。其次,介绍了扭带与纳米流体复合传热技术的研究进展。最后,归纳了研究人员为达到传热性能最大化以及熵产最小化而建立的传热和熵产模型,并对模型的优缺点进行了评价。     

涡发生器结构对螺旋通道传热和熵产的影响

为考察恒热流密度时不同形状涡发生器对螺旋通道内流体湍流状态下传热特性的影响,采用RNGκ-ε湍流模型,对内壁光滑以及内置体积相同的半球形、圆柱形和圆锥形涡发生器的螺旋通道进行数值模拟。在工质为常温水,热流密度为50 000 W/m2,入口温度为298 K,入口速度范围为0.5~1.0 m/s的条件下,研究了湍流状态下4种螺旋通道的努赛尔数、泊肃叶数和综合性能评价因子(η),并根据热力学第二定律进行熵产计算。结果表明:在湍流状态下,3种涡发生器对努塞尔数的影响不大,泊肃叶数有所增加,η均小于且接近1,总熵产提高,并随雷诺数的增加而减小。综上可知,涡发生器结构的改变对螺旋通道的传热效果影响较小,对熵产提升显著。     

涡发生器对矩形截面螺旋细通道内液体传热与熵产的影响

为探究湍流状态下涡发生器对矩形截面螺旋细通道传热与熵产的影响,课题组采用RNGκ-ε湍流模型对内置5种不同涡发生器的螺旋细通道的传热和熵产进行了数值研究。选取的涡发生器结构为具有相同长宽高的矩形、棱形、椭圆形及2种放置方式不同的三角形。在热流密度300 k W/m~2和雷诺数Re 4 500～12 000的条件下,对内置不同涡发生器的螺旋细通道与光滑螺旋细通道的摩阻系数、努塞尔数、热阻和总熵产进行分析。结果表明:在研究的雷诺数范围内,5种加入涡发生器结构的通道内流体努塞尔数、摩阻系数均大于光滑通道,热阻均低于光滑通道;当Re 7 500时总熵产率均低于光滑通道,而7 500 Re 12 000时反之。几种涡发生器结构中矩形涡发生器结构能源利用率最佳。     

横断区内布置楔形肋的间断微通道热沉流动和传热特性

为进一步提高间断微通道热沉的综合热性能,在间断微通道的横断区布置向前楔形肋和向后楔形肋,并采用数值模拟方法研究这些通道的流动和传热特性,所得的研究结果与间断微通道(IMC)和光滑微通道(PMC)进行对比。对比结果表明:在大部分工况条件下,带有向后楔形肋的间断微通道(IMC-BW)的压降、传热系数和综合传热强化因子均高于其他通道;在研究的进口速度范围内,IMC-BW通道的压降和传热系数分别比PMC通道平均高11.96%和32.74%,比IMC通道平均高18.76%和24.57%;IMC-BW通道的综合传热强化因子为1.20～1.34,比IMC通道平均高17.64%。     

矩形微通道内制冷剂流动沸腾传热特性及可视化研究

为了探究微通道内流动沸腾及传热现象的机理,以制冷剂R22为工质在矩形微通道内进行了流动沸腾及可视化实验。结果表明,在核态沸腾下传热系数受质量流率的影响较小,却随着热流密度的增加而快速增加;微通道的尺寸越小,传热效果越好,水力直径为0.92 mm和1.33 mm微通道内的传热系数比2 mm微通道内的传热系数分别提高约25%、12%;根据实验值与预测值的对比情况,在Oh H K等[15]和Yun R等[7]模型基础上拟合得到新的传热系数预测关联式,平均绝对误差降至8.8%;通过可视化实验发现,在临界热流密度下微通道内出现波浪式气体层的现象。     

换热管内置螺旋形扭带的阻力与转动特性实验研究

为了研究螺旋形扭带阻力与转动特性,选取了不同宽度(6,7和8 mm)的三种扭率(2.0,3.0,4.0)及3种螺距比(1.5,2.0,2.5)的参数组合下共27根螺旋形扭带插入换热管内进行实验。实验结果表明,插入螺旋形扭带后换热管内流动阻力和转动性能都有明显提高,并且分析了其带宽、扭率和螺距比等参数对压降和转速的影响。通过对实验数据的多元线性回归分析,建立了相应的压力降关联式和转速关联式。通过与光滑扭带实验数据对比,证明了实验研究的扭带具有良好的转动性能。     

机械活化法制备顺丁烯二酸酐羧化淀粉的助洗性能

以木薯淀粉为原料,采用机械活化强化法制备顺丁烯二酸酐羧化淀粉,并考察羧化度、络合温度及浓度等因素对其助洗性能的影响。结果表明,顺丁烯二酸酐羧化淀粉悬浮污垢的能力及络合Ca2+的能力随其羧化度的增大而增大,并分别受顺丁烯二酸酐羧化淀粉浓度和络合温度的影响,其络合Ca2+的能力随着络合温度的升高而降低,而对Mn O2的悬浮分散能力随其浓度的增大而增大。