PIV Investigations of Flow Patterns in the Entrance Configuration of Plate-fin Heat Exchanger

Flow characteristics in the entrance of plate-fin heat exchanger have been investigated by means of particle image velocimetry （PIV）. The flow field was measured using the two-frame cross-correlation technique. Streamline and velocity contour graphs at different cross-sections were obtained in the experiment. The experimental results indicate that flow maldistribution in the conventional header is very serious, while the improved header configuration with punched baffle can effectively improve the uniformity. The flow maldistribution parameter in plate-fin heat exchanger has been reduced from 1.21 to 0.21, and the ratio of the maximum velocity to the minimum is reduced from 23.2 to 1.8 by installing the punched baffle. The results suggest room for the optimum design of plate-fin heat exchanger.     

热扰动冲击下的高温超导电缆失超恢复特性

高温超导(HTS)电缆在运行过程中,不可避免会遇到热扰动冲击,当热扰动能量足够大时会引起高温超导电缆的局部失超,并沿着电缆轴向传播.该文通过建立等效电路模型和一维传热模型,实现电场和温度场的耦合求解,得到高温超导电缆在热扰动冲击下的失超恢复特性,并考虑热流脉冲和液氮流速对电缆失超恢复过程的影响.结果表明:当热扰动能量低于临界恢复能量时,高温超导电缆在液氮冷却下逐渐恢复至超导态;否则,电缆的失超段将沿着轴向传播,导致电缆整体失超.随着努塞尔数的增大,临界恢复能量呈指数增大.电缆恢复时间与液氮流速呈幂律关系.该文计算结果对高温超导电缆的正常运行具有指导意义.     

靶丸装配位置偏差对靶丸表面温度均匀性的影响

为了研究靶丸装配对惯性约束核聚变间接驱动靶系统中靶丸表面温度场的影响,建立了三维冷冻靶系统数值计算模型,利用CFD软件的传热和Boussinesq模型分析了系统的传热规律,并对靶丸装配中可能产生的装配偏差的影响进行了探究。结果表明:靶丸在水平方向上的装配位置偏差会对靶丸表面温度场分布产生极大的影响,而在竖直方向上的装配位置偏差影响相对较小。在竖直方向上看,向上偏移的位置偏差相对于向下偏移的位置偏差对靶丸温度均匀性的影响会较大。     

液氢贮箱微重力喷射降压特性数值模拟研究

为研究在轨环境下,热力学排气系统对低温推进剂贮箱的控压性能,采用CFD方法对微重力条件下液氢贮箱内过冷液体喷射过程开展数值模拟研究,对比计算不同喷射区域、喷射流量、喷射速度等因素对箱内物理场分布与压力变化的影响。计算结果表明,低流量流速下,气相区喷射流体无法形成射流,将在喷口处堆积成液团并逐渐积累,降压效果较弱;而液相区喷射几乎没有降压效果。随着流量流速增大,喷射降压效果均有提升。低流量时,气-液相区喷射可以认为是气、液相区单独喷射的叠加,随着流量流速增大,射流对于气、液相区扰动具有交互影响,不再具有叠加性。整体来看,气-液相区喷射降压性能优于单独区域喷射,液相区喷射降压效果最弱。     

一种新型板束结构的板翅式换热器的数值模拟和优化设计

换热器是热力系少轴向导热的影响,设计出的换热器往往很长.为了使换热器的结构型式更为紧凑合理,提出了一种新型板束结构,将换热器沿长度方向折叠.对物理模型用有限元的方法进行了数值模拟,对新型板束结构换热器的传热性能和压力损失进行分析.计算发现,合理选择板束间隔热片的材料和厚度,可以使新型板束结构的板翅式换热器在保持优良传热性能的基础上,实现高效紧凑、布局合理的良好效果.     

立式三层冷凝蒸发器的研发设计

介绍了空分设备的冷凝蒸发器工作原理及当前应用的3种形式,阐述了立式三层冷凝蒸发器的结构、工作原理和研发技术的关键,同时与其他形式对比,说明其优势和研发意义。     

波纹内翅片管外水的冻结特性实验研究

通过测量管内低温气体、管壁温度分布及冰层图相,分析了波纹内翅片管管内传热热阻、管壁温度和冰层增长的变化特性。结果表明:内翅片管管内传热阻仅为光管的6.65%,由管壁至管内低温气体的热流量大大增加,因此,管外冰层增长速度在距入口250 mm和500 mm处分别约为光管的4.2倍和1.7倍。冰层热阻占整个耦合传热总热阻的比例更大,以至于管外冰层热阻的增加引起管壁和管内气体温度的降低。由于内翅片管管内低温气体沿轴向温升更大,使其冰层厚度沿轴向斜率远大于光管。     

内压缩流程空分设备的能耗影响因素研究

对当前空分技术及内压缩流程的应用作了简述,对内压缩流程的三大流路、最佳复热压力、热端温差、膨胀机中抽温度等能耗影响因素做了详尽地分析,并对其进行了研究和探讨.结合当前空分技术的发展状况,提出了空分系统的节能发展方向和具体措施.     

横管降膜蒸发太阳能海水淡化装置的性能分析

在分析横管降膜蒸发机理的基础上，设计了一台降膜蒸发太阳能海水淡化装置，并对影响该装置性能的因素进行了实验研究。结果表明，该装置比传统的叠盘式太阳能海水淡化装置瞬态时间短，蒸发效果好，运行温度低。保持合理的海水喷淋密度，使海水在管外降膜蒸发，可使装置在较宽的温度范围内(70～9012)运行，且具有较高的淡水产量和能源利用率(7096以上)。     

空间低红外辐射液氮冷屏低温特性研究

应用低温冷屏蔽方法可以降低空间飞行器表面红外辐射强度。建立分层贮液及气流分离空间冷屏蔽系统模型,应用流场数值模拟参数计算对流换热经验关联式并获得不同边界对流换热系数,将对流边界条件代入稳态传热数值模拟过程并得到液相区及气相区表面温度分布规律。建立单元传热试验模型,应用当量分析法对试验模型天地一致性进行分析,结果表明:极端状态下分层贮液高度小于100mm时传热模拟表面最大温度92.9K,流场最大温度107K,试验最大温度180K,受当量辐射影响,试验温度梯度与模拟梯度外形相似但大于模拟温度梯度;试验当量辐射接近1592.6W/m2,地面液氮维持时间15min,空间维持时间大于30min;分层贮液模型能够使空间飞行器在特定时间段内表面温度低于100K,红外辐射强度低于0.5W/m2。