Micro-column enhanced boiling structure and its ramification

Enhanced boiling experiments of two different enhanced structures were carried out in a thermosyphon loop evaporator chamber. One was micro-columns array structure (MCAS), which was fabricated on copper plate surface with interaction high speed wire electrode discharge machining (HS-WEDM). The other was the ramification of MCAS, named micro-column-array and sintered-copper compound structure (MSCS), which was fabricated with sintered method on micro-column array structure. Considering the wall superheat and critical heat flux (CHF), comparisons were made between them. The results show that both MCAS and MSCS can enhance the boiling heat transfer. It is also found that the enhanced boiling heat transfer ability of MSCS is changed obviously while the porosity of the sintered copper layer is changed.     

添加剂对乙二醇水溶液沸腾传热的研究

选择乙二醇-水、乙二醇-乙醇-水为工质，研究了加入不同种类和浓度添加剂(表面活性剂)后，上述混合物池式沸腾传热特性.试验结果表明：某些表面活性剂能明显强化乙二醇-水、乙二醇-乙醇-水溶液池式沸腾传热，其最佳添加浓度为(5.2～6.9)×10^-4 mol/L.同时对添加剂能强化乙二醇-水、乙二醇-乙醇-水溶液沸腾传热机理进行了探讨.强调表面活性物质主要通过降低溶液表面张力，降低固液界面的润湿性，增加固液接触面，增加汽化核心数等来强化上述混合物的沸腾传热.     

有限空间沸腾的传热研究

本文对有限空间沸腾的传热机理和传热性能进行了理论分析和实验研究，提出了汽液湍动模型，对于圆管内的有限空间沸腾得到了换热强度关联式，与实验结果比较误差在±１０％之内．     

管外及窄环隙流道池沸腾换热对比实验分析

在常压下以水为工质，对管外及窄环隙流道池沸腾换热进行了实验与观察，研究热负荷和加热面方位对核态沸腾换热性能的影响．结果发现：竖直加热面位置对沸腾换热有显著影响，其中对于管外沸腾主要在低负荷区产生影响，而对于环隙流道则在达到临界热负荷之前一直有明显的影响，倾斜使光管沸腾换热减弱，但对环隙流道没有显著的影响．不同的数据处理方法有时会使实验结果产生差异.     

Enhancement of flow boiling heat transfer with surfactant

The surfactant additive octadecylamine (ODA) was used to enhance the flow boiling heat transfer of water in vertical copper tube, and the effects of the aqueous solution properties, mass fraction of ODA, mass flux and heat flux etc. on flow boiling heat transfer were investigated. In order to analyze the mechanism of enhancement on boiling heat transfer with ODA, the copper surface was detected by XPS, and the diagram of binding energy was obtained. The results show that ODA can be adsorbed on the surface of the copper wall, and affects the properties of the heating surfaces and enhances the flow boiling heat transfer of water. Only in low heat flux and in a suitable range of concentration, can ODA aqueous solution enhance flow boiling heat transfer, and the suitable mass fraction of ODA is in the range of 1 × 10⁻⁵ −5 × 10⁻⁵. In addition, compared with water, ODA aqueous solution does not increase the flow drag under the same experimental conditions. Foundation item: The Natural Science Foundation of Tianjin(No. 94220) Biography of the first author: QIU Yun-ren, doctoral student, born in Dec. 1966, majoring in heat and mass transfer in chemical engineering.     

替代工质HCFC123管外沸腾换热实验研究

对替代工质HCFC123在光管、机加工多孔表面强化管水平单管外池沸腾换热进行了实验研究,实验沸腾饱和温度分别为5℃、8℃和10℃。得出了强化管外沸腾换热系数随热流密度、沸腾压力的变化规律并整理成实验关联式,通过实验可得出强化管的强化换热效果良好,强化倍率在4.56～4.18之间。对CFC11也进行了同样实验,并把二者沸腾换热特性进行比较,强化管外HCFC123比CFC11沸腾换热系数要低8%左右。     

螺旋管内流动沸腾传热系数关联式拟合与误差分析

为了发展适于螺旋管内流动沸腾传热系数关联式,基于流动沸腾传热机理,引入参数D_n数来修正复杂管道对传热系数的影响,并经过回归计算确定D_n数的指数,从而发展了螺旋管内流动沸腾传热系数关联式。进一步分析了传热系数预测值与实验值的偏差随流量、干度的变化情况。利用以R134a为介质的螺旋管传热实验数据验证了该关联式的适用性,并采用平均相对误差(the mean relative error, MRE)和均方根误差(the root mean square error, RMSE)来衡量预测结果的准确性,计算出MRE在8.23%范围内,RMSE为0.532。该平均相对误差值和均方根误差值都比较小,表明回归计算结果符合要求。因此,复杂管道引入参数D_n数建立传热系数关联式是非常适用的,并值得推广应用。     

水平管道过冷沸腾换热的非稳态数值计算

为研究循环式冷却系中涉及的过冷沸腾流动传热特性,基于VOF多相流模型和Lee相变模型对一水平管道中的过冷流动沸腾过程进行非稳态数值计算。考虑到沸腾起始点的影响,在Lee模型的基础上引入Bergles提出的沸腾起始点关联式以对其进行修正。从热边界层发展和沸腾阶段的发展两方面分析水平管道过冷沸腾换热过程中的流动换热特性及其波动规律,总结了不同热流密度工况下相关参数的分布关系以及对流换热系数沿流动方向的分布规律。结果表明：热边界层的发展和沸腾不断加剧使得流场的不稳定性增加,加热区域后部对流换热系数的波动幅值是入口附近的2倍;热流密度的增加使得流动和换热参数沿流动方向的变化速度加快,热流密度为250 kW/m²工况下,热边界层发展所影响区域约为150 kW/m²工况下的60%;热边界层的发展使得加热段前部的对流换热系数呈现前高后低的特点。当受热区域热流密度较大时,换热设备可以通过减小换热通道长度的方式,在提升换热效率同时减小沸腾带来的换热系数波动的影响。     

Bubble formation of liquid boiling in microchannels

Ｂｏｉｌｉｎｇｏｆｌｉｑｕｉｄｓｉｎｍｉｃｒｏｃｈａｎｎｅｌｓａｎｄ/ｏｒｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ,ａｓｏｎｅｏｆｔｈｅｖｅｒｙｉｍｐｏｒｔａｎｔｔｏｐｉｃｓｉｎｔｈｉｓａｒｅａ,ｈａｓｕｎｉｑｕｅｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｃｅｉｎｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｎｅｗｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓａｎｄｄｅｖｉｃｅｓｆｏｒｃｏｎｔｒｏｌｏｆｅｎｅｒｇｙｔｒａｎｓｆｅｒａｎｄｏｔｈｅｒａｄｖａｎｃｅｄａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｒｅｑｕｉｒｉｎｇｖｅｒｙｃｏｍｐａｃｔａｎｄｅｘｔｒｅｍｅｌｙｌａｒｇｅｈｅａ…     

瞬态情况下的射流冲击沸腾传热特性的实验研究

研究了在膜态沸腾、过渡沸腾和临界热流密度处的传热特性。采用淬冷的方式在射流速度为2.5m/s以上,初始壁温约为700℃的情况下,得到了完整的沸腾曲线。从实验结果可以看出,沸腾曲线的位置向右偏移且形状发生了变化,q_max降低了一个数量级。     

双层复合表面材料管传热过程的研究

分别从蒸馏水、NaOH 溶液为实验介质,研究了光滑管、复合材料管表面上的相变沸腾传热过程。认为采用热喷涂—化学法处理的复合表面材料管,可以增大相变传热系数,以达到强化沸腾传热的目的。     

电场极性对池沸腾换热影响的机理

对电场极性影响池沸腾换热的机理进行了理论分析和实验研究。在实验中,换热面为一平板并接地作为0电极,高压电极为平行于换热面的线状电极。实验结果表明,正电压下的强化换热效果优于负电压下的强化换热效果。这是由于施加正电压时不会有阴极发射电子现象,而施加负电压会有阴极发射电子现象,阴极发射电子削弱了电场对沸腾换热的作用。     

味精废液的比定压热容与沸点升高值的测定

对味精废液的比定压热容及沸点升高值进行了测定．实验表明,废液固含量增加,沸点升高值也增加,变化范围０．５～４Ｋ;比定压热容随固含率增加稍有降低,随温度升高则有较大增加．测试结果可供味精废液蒸发器的工程设计使用．     

喷涂多孔表面沸腾传热实验研究

对喷涂多孔表面沸腾传热进行了实验研究,喷涂多孔表面有三种厚度,采用蒸馏水、乙醇和R—113作实验工质,实验在当地大气压下进行．实验结果表明：喷涂多孔表面上产生沸腾的起始过热度低,传热系数比光滑表面高2—5倍．喷涂多孔表面沸腾临界热流也比光表面高,可以在比较宽的热流范围内强化沸腾换热．实验还表明：喷涂多孔表面也具有沸腾滞后现象,但是,滞后过热度较小．喷涂技术不仅具有设备简单、操作方便、费用低等优点,还具有能够适应不同基体表面形状的特殊优点．因此,喷涂表面是热管技术和蒸发器强化沸腾传热的一种有效方法．     

Rapid transient explosive boiling of binary mixture under pulsed-laser irradiation

With the advancement of micro-scale science and technology, especially with the rapid development of MEMS, more and more attention has been paid to thermo-physical problems in micro-scale. When either time scale or space scale is reduced to a certain extent, some abnormal phenomena may occur in practical processes. They are no longer fit in with the classical heat transfer theory. An understanding of the basic micro-scale heat transfer phenomena and micro-scale experimental techniques is nee…     

垂直管内载气强化二元混合物沸腾传热

在垂直管内二元混合物的流动沸腾传热过程中 ,引入空气作为载气 ,改变其传热机理从而强化其传热性能。研究不同质量分数的乙醇水溶液 ,在不同操作压力、液体流速和载气流速条件下 ,其平均传热膜系数和壁面过热度的变化规律。分析讨论了载气引入强化沸腾传热各因素的影响并对实验数据进行了关联计算。结果表明 ,关联式能较好的反映各因素的影响 ,其偏差在 -2 3 %～ +2 0 %之间 ,平均偏差为 8.3 1 4     

真空热水锅炉的传热分析研究

研究的燃气真空热水锅炉包括四个同时进行的过程:燃料的燃烧过程,烟气向水的传热过程,水的沸腾传热过程,蒸汽与水通过换热器的凝结传热过程,在这个循环过程中,通过对其传热机理的分析研究,进行了真空锅炉内部结构的热工计算.     

垂直管内流动相变强化传热的研究

以异丙醇 -水溶液为研究物系 ,引入空气对垂直管内流动相变强化传热进行了实验研究。分析了气体对平均传热膜系数的影响 ,并发现传热膜系数随异种气体的引入量和液速的增加而增加 ,随浓度的增加而下降 ;壁面过热度随着液速和异种气速的增加而降低 ;并在此基础上获得流动相变强化传热的关联式。     

沸腾换热的传统理论的质疑

对传统的水的汽化相变理论进行了剖析，论述了饱和水的表面张力的不容忽视和表面张力与饱和水温度的关系。并对汽化核心学说进行了分析，指出了汽化核心学说的一个公式中的不妥之处。以上述各点与同行专家商榷。     

Forming technology of boiling structure on evaporation surface of phase-change heat sink for high-power light emitting diode

Boiling structures on evaporation surface of red copper sheet with a diameter (D) of 10 mm and a wall thickness (h) of 1 mm were processed by the ploughing-extrusion (P-E) processing method, which is one part of the phase-change heat sink for high power (HP) light emitting diode (LED). The experimental results show that two different structures of rectangular- and triangular-shaped micro-grooves are formed in P-E process. When P-E depth (ap), interval of helical grooves (dp) and rotation speed (n) are 0.12 mm, 0.2 mm and 100 r/min, respectively, the boiling structures of triangular-shaped grooves with the fin height of 0.15 mm that has good evaporation performance are obtained. The shapes of the boiling structures are restricted by dp and dp, and dp is determined by n and amount of feed (f). The ploughing speed has an important influence on the formation of groove structure in P-E process.