闭式循环喷雾冷却传热特性实验研究

分别以蒸馏水和无水乙醇为工质在闭式循环喷雾冷却系统上研究了喷雾流量、表面结构、喷雾工质对传热性能的影响。从对流换热和相变换热比例关系的角度对实验数据进行了整理。结果表明:随喷雾流量的增加,热流密度增加、相变换热份额降低。当水喷雾流量为227.1 g/min、表面温度为74.32℃时,热流密度达到6.8×105W/m2;表面温度对换热有较大影响,温度越高换热性能愈强,无水乙醇的换热始终强于蒸馏水,特别是表面温度较高时,强化换热效果更为明显;其相变份额同样始终大于蒸馏水,表面温度为50℃、流量同为27.52 g/min时,蒸馏水的相变换热份额仅为20.4%,而无水乙醇的达到55.5%。微结构表面虽然减弱了对流换热能力,但减薄了液膜厚度,增强相变换热能力,使换热效果大幅提升。给出了反映表面温度影响的无量纲准则方程。     

两相流喷雾冷却持续散热表面的方法研究

针对固体激光设备、电子设备以及能源系统热管理系统热流密度过高、换热效率较低以及耗能较大的难题,提出两相流喷雾冷却新方案。利用控制变量法,通过模拟与实验研究喷雾冷却过程中热沉表面温度变化趋势、热沉表面温度分布规律、换热系数变化规律。研究表明：气液两相流喷雾可以实现快速均匀的冷却;热沉表面温度随被冷却物体底面热流密度的增加而增加,底面的热流密度为20 W/cm²时,热沉表面温度最低,为35.6℃;热沉表面的换热系数随被冷却物体底面热流密度值的增加而增大,底面的热流密度为90 W/cm²时,热沉表面换热系数最高,为13 165.9 W/(m²·K)。     

高饱和蒸发压力氨喷雾冷却沸腾传热特性

利用冷却工质的相变蒸发带走大量热量的喷雾相变冷却技术成为大功率电子元件散热需求的最佳途径.建立了双喷嘴阵列氨喷雾相变冷却实验系统,研究了饱和蒸发压力以及进口流量对氨喷雾相变冷却传热特性的影响规律.实验结果表明:在氨喷雾相变冷却过程中,维持较高的饱和蒸发压力有利于传热系数提高,过热度降低;流量对传热特性影响较大,低流量时...     

基于静电喷雾的无锌花热镀锌冷却技术

冷却技术对无锌花热镀锌板的生产具有极其重要的作用。对静电喷雾冷却关键技术进行了分析,静电喷雾冷却技术主要包括高压静电系统及喷射冷却系统。阐明了热镀锌板晶核的形成与长大控制方法以及静电喷雾冷却技术的工艺核心,得出其高压静电系统及喷射冷却系统的主要功能和实现方式,为实现基于静电喷雾的无锌花热镀锌冷却技术装备开发奠定了坚实的理论基础。     

燃气轮机喷雾冷却流动与换热数值研究

为了研究燃气轮机空气管道喷雾冷却过程中流场分布、雾滴运动轨迹及冷却效果,基于欧拉-拉格朗日粒子追踪模型开展了喷雾冷却的数值研究,探究了不同雾滴尺寸、喷水量条件下,进气管道内流场特性、温度分布以及压力损失。模型为实测L型进气管道,横截面尺寸为3 m■8 m,直管段长度为11.6 m,竖直段长度为6.9 m,在直管段的端部均匀布置3×8喷嘴阵列,雾化水温度为15℃,喷吹速度为60 m/s,管道空气流速为3 m/s。研究表明：喷嘴雾滴喷入量为零和100%时,出口平面的速度分布标准差分别为0.60和0.71,喷雾对流场分布未产生太大影响;雾滴直径越大在管道内的运动距离越远,汽化长度越长,雾滴直径为50μm时,完全汽化所需长度达14.05 m;喷雾冷却前后压损率分别为12.55%和8.59%,喷雾后总压损减小,流场改善;随喷水量增大,出口气体含湿量增大,出口温度降低,当喷水量为100%时,降温达12.43℃。     

被动蒸发冷却式双层皮玻璃幕墙传热过程分析

本文于夏秋两季,在广州这样夏热冬暖、隔热为主的低纬度地区进行了被动蒸发冷却式双层皮玻璃幕墙相关系列实验.研究不同朝向被动蒸发冷却式双层皮玻璃幕墙试验房热通道冷却与对比房热通道无冷却的防热比较.实验旨在通过试验房和对比房在相同喷水流量下不同朝向的防热效果对比,测试空腔内冷却对双层皮玻璃幕墙防热性能的影响,检验低纬度夏热冬暖地区双层皮玻璃幕墙试验房和对比房在不同朝向对环境的热适应性.然后通过研究其传热过程,对双层皮玻璃幕墙热工性能进行分析,计算被动蒸发式双层皮幕墙节约的能量和隔热效率.分析表明,该新型双层皮玻璃幕墙在夏秋的隔热效果比普通的双层皮幕墙效果更佳.     

7MW工业炉内燃油喷雾燃烧过程的模拟研究

对7MW的圆柱形工业炉内燃油喷雾燃烧过程进行模拟研究.模拟采用商业CFD软件Fluent对熔炉中的传热传质及反应过程进行建模.研究结果表明,通过燃烧器参数(相对空燃比,料滴直径,燃料喷雾半角)可以优化燃油喷雾燃烧状态.这些参数通过影响火焰的形状和稳定性,火焰的形状和稳定性最终将影响工业炉的性能,特别是加热功率和气体种类...     

生物乙醇喷雾蒸发和预混过程的数值模拟研究

基于生物乙醇燃料的贫燃预混、预蒸发燃烧技术(Lean Premixed Pervaporation,LPP),采用数值模拟方法,研究了预混室内生物乙醇雾化蒸发流场,分析了预热空气温度为500、600和1 000 K以及旋流数为0.47、0.8和1.41时的生物乙醇蒸发和气体混合特性的规律。研究表明:在LPP预混室旋流流场中,中心回流区宽度随预混室距离的增加先增大后减小,并且会受喷雾射流的影响拉伸变长,中心回流区随旋流强度的增大更贴近喷雾出口,角回流区的长度随旋流强度增大而缩短直至消失,旋流强度对液雾整体蒸发速率影响不大,但会影响液雾分布;进气温度增加会增大进气速度,提高液滴蒸发速率,缩短液雾炬长度;液滴蒸发过程存在一定程度上的压力振荡,会对LPP不稳定燃烧过程产生一定影响。     

R134a在水平高效强化蒸发管内流动沸腾传热特性的实验研究

本文阐述了新型替代工质HFC—134a在内螺旋微翅片强化蒸发管内水平流动沸腾换热实验研究。归纳总结了大量沸腾换热性能曲线，揭示了壁面温度沿轴向变化的规律以及沸腾换热系数与热流密度及质量流量等的因变关系，并获得了强化管的换热强化倍率。     

矩形冷却通道内超临界RP-3航空煤油对流传热数值研究

对超临界压力下RP-3航空煤油在内截面宽为4mm、高为4mm、固体壁面厚为1mm、加热段长度为500mm的水平矩形冷却通道内的对流传热特性进行了数值模拟研究。分析了通道内速度场的分布规律,讨论了热流密度、压力、进口温度对传热的影响。计算结果表明:当主流温度处于拟临界温度附近时,流体物性参数变化剧烈,导致传热系数降低,传热出现恶化。在超临界压力下,较低的热流密度、增大压力、降低进口流体温度或提高质量流速均有利于改善冷却通道内的传热性能。     

无沸腾喷雾冷却中流量和喷头高度对换热性能的影响

采用薄膜电阻加热器进行了喷头进口压力，喷头类型，喷头高度对换热系数影响的实验研究。研究了冷却介质的质量流量对换热性能的影响，并测量了同一喷头在不同喷头高度下的换热系数大小。实验发现当喷雾面积近似等于实验用薄膜加热器面积时冷却能力达到最大。根据以上实验结果可以最优化喷雾冷却性能。     

基于热管阵列锂电池组喷雾冷却实验研究

为了解决传统空气冷却系统散热效率不足的问题,通过实验方法将喷雾蒸发过程与强制空气冷却相结合,强化电池热管理系统的散热效率。建立了基于热管阵列/喷雾冷却复合结构的电池组散热系统,对比了不同冷却措施的散热性能,研究了入口风速、喷雾频率及喷雾占空比对系统散热性能的影响规律。结果表明：复合温控结构在1 C倍率下可完全抑制电池组升温,在3 C倍率下可将电池组平均温度维持在41℃左右;采用10 s喷雾周期进行冷却可将电池组平均温度降低2℃,喷雾频率的增加可显著降低电池温度波动。     

水平光管内R410A与R134a流动冷凝换热特性的对比研究

为研究R410A与R134a在水平光管内的冷凝换热特性,在管内冷凝换热试验台上进行冷凝试验,分析质量流量、冷凝温度、测试水雷诺数Re、管径和制冷剂物性对换热系数和压降的影响。研究表明:换热系数、压降均随着质量流量的增加而变大,随冷凝温度的升高而减小,换热系数随测试水雷诺数Re的增加而减小,而测试水雷诺数Re对压降的影响相对较小;尽管R410A的换热系数随管径的减小而增大,而管径对R134a换热系数的影响并不显著,R134a与R410A的压降均随管径的减小而增大;单位压降换热系数随质量流量的增加而减小; Cavallini et al.关联式可较好预测R410A与R134a在光管内换热系数,而Shah关联式只能用于预测R134a的换热系数。     

一种用于船舶烟气冷却的喷雾螺旋管冷却器的传热特性研究

船舶使用的主动降噪设备需要连接到排烟支管,但高温烟气会缩短设备的使用寿命。为了降低烟气温度,建立了冷却器喷雾冷却的数值模型对支管冷却器的运行工况进行优化,通过数值模拟分析喷射压差与喷雾半角对冷态以及热态性能的影响。结果表明：最佳喷雾半角为60°,喷射压差为1.5 MPa时,冷却器性能最佳;采用液滴蒸发效率与逃逸质量分析冷却器内液滴的流动特性,根据模拟结果进行二次回归式拟合,喷雾压差和喷射半角与蒸发效率相关系数分别为0.19和0.56,其相对于逃逸质量的相关系数为0.25和0.72,喷嘴工作参数应选取较高的喷雾半角和较低的喷射压差。     

柴油机喷雾火焰撞壁瞬时传热特性仿真研究北大核心CSCD

使用CONVERGE发动机仿真软件,基于流固耦合建立了撞壁喷雾火焰瞬时传热仿真模型,并利用试验数据对仿真模型进行了标定。利用该模型探究了撞壁距离、喷射压力及环境氧体积分数对喷雾火焰撞壁瞬时传热特性的影响。仿真计算结果表明:撞壁距离的变化对壁面传热的影响不大,喷射压力升高及环境氧体积分数的增加都会使喷雾火焰撞壁瞬时壁面传热损失升高。     

喷雾高度和流量对不同表面结构传热系数影响的实验研究

设计搭建了喷雾冷却实验台,以去离子水为冷却工质,研究了喷雾高度和流量对光滑表面和方肋表面传热系数的影响。喷雾高度从29 mm降低到10 mm,喷雾流量的变化范围为20~32 L/h。实验结果表明：喷雾高度从29 mm降低到14 mm,表面传热系数增加72%,而从14 mm降低到10 mm,表面传热系数仅增加2.7%;喷雾流量从20 L/h增加到32 L/h,表面温度降低2.4 ℃,表面传热系数增加10.6%;在相同的实验工况下,方肋表面的传热系数始终大于光滑表面。     

Spray impingement cooling with single- and multiple-nozzle arrays. Part I: Heat transfer data using FC-72

With electronic packages becoming more dense and powerful, traditional methods of thermal energy removal are reaching their limits. One method of direct contact cooling capable of removing high heat fluxes while still being compact in size is spray impingement cooling, but its heat transfer behavior is not understood well enough to enable systematic, practical system design. This work presents the results of a large parametric study of spray cooling using a number of different nozzle patterns. It was found that nozzles that use the fluid most efficiently to remove thermal energy were limited by low peak heat fluxes and that the highest peak heat fluxes were obtained when phase change was avoided. Multiple nozzle arrays allowed for higher peak heat fluxes but used fluid inefficiently due to interactions between neighboring sprays. In general, the geometric pattern of the nozzle arrays had little effect on overall heat transfer performance.     

降膜蒸发过程的传热性能研究

对圆管和平壁的降膜蒸发过程的传热机理及影响因素进行了分析,并对已有的实验结果进行了比较;已有的实验研究主要是围绕圆管或平壁来进行,不利于找出最佳加热元件;提出在平壁表面加圆管型肋的复合加热元件,对其进行研究有利于找出最佳加热元件,对提高降膜蒸发传热效率极具实用价值。     

板式间接蒸发冷却换热器的层流特性研究

间接蒸发冷却换热器与传统空调相比具有环保与节能的优点。由于蒸发冷却过程的传热传质机理复杂,本文针对板式间接蒸发冷却换热器,建立了三维稳态传热传质数学模型,并确定了合适的边界条件。通过数值模拟得到了压力场、温度场和浓度场的分布,并讨论了通道间距、速度、温度以及相对湿度等因素对换热效果的影响,为间接蒸发冷却换热器的设计提供了理论指导。