R152a/R1234ze(E)在小管径内的流动沸腾传热特性

为制冷工质应用于家用空调的蒸发器优化设计提供依据,在质流密度100—300 kg/(m~2·s)、热流密度10—20 kW/m~2、饱和温度287.15—291.15 K、平均干度0.1—0.9的实验条件下,研究近共沸混合工质R152a/R1234ze(E)(质量比为3∶2)在水平光滑管(内径4 mm)内的沸腾传热特性。分析上述实验条件对该混合工质的沸腾传热系数和临界干度的影响。结果表明:沸腾传热系数随质流密度、热流密度、饱和温度的增加而增大,而随平均干度的增加呈现先增大后减小的变化趋势;此外,临界干度随质流密度的增加而增大,随热流密度的增大而减小。并用4种经典沸腾传热关联式预测了该混合工质的沸腾传热系数,对比实验结果发现Fang等和Choi等的预测精度较高,其平均绝对误差分别为10.63%和24.39%。     

替代工质R134a／R142b管束外沸腾传热强化实验研究

分析和比较了作为ＣＦＣｓ替代物的混合工质Ｒ１３４ａ／Ｒ１４２ｂ在光滑管和机械加工表面多孔管管束外的沸腾传热性能和管束效应，为氟里昂满液式蒸发器的设计提出了合理的建议，。     

充液率及工质对复合中空热管传热性能的影响

建立了复合中空热管传热性能实验平台,对不同充液率(20%,25%,33%,40%,50%)和不同工质(蒸馏水,无水乙醇,重铬酸钾溶液)条件下的复合中空热管传热性能进行了实验研究。研究表明:当工质为蒸馏水时,复合中空热管的最佳充液率为33%;当充液率均为33%时,无水乙醇工质复合中空热管的传热性能最好,其次是蒸馏水工质和重铬酸钾溶液工质的复合中空热管;当充液率为20%时,蒸馏水工质的复合中空热管的传热性能变化趋势明显与充液率为25%,33%,40%,50%时不同,而且传热效果最差。当充液率均为33%、工质为纯水时,加热蒸汽热流密度(102,108,115 kW/m2)不同,复合中空热管的传热性能也不同,传热性能随着加热蒸汽热流密度的提高而提高。实验研究为工业应用提供了基础。     

CFCs替代工质R134a在水平管束外池沸腾传热

研究了替代工质Ｒ１３４ａ在沸腾温度为３０４．８Ｋ时,在光滑管管束和机械表面多孔管管束外的池沸腾换热性能,并探讨了其换热机理。研究结果表明,Ｒ１３４ａ在光滑管管束外的池沸腾存在明显的管束效应,而在机械加工表面多孔管管束外沸腾无管束效应出现,在相同热流密度下管束的各排管的沸腾传热系数均低于其单管值。     

混合工质R447A在水平管内的流动沸腾换热特性

R447A是一种三元非共沸混合工质,已成为高温室效应工质R410A潜在的替代品之一。本文通过研究R447A在内径为10.6mm的水平光滑管内的流动沸腾传热特性,获得了R447A在水平光滑管内的流动沸腾传热数据以及传热现象,并分析了不同因素对R447A传热效果的影响。实验条件为：热流密度5~20kW/m²,质量流速100~300kg/(m²·s),蒸发温度5~25℃。实验结果表明：R447A的传热系数在0.8~4kW/(m²·K)之间。同时对R410A进行了相同工况下传热系数测试,发现热流密度对R410A传热系数的影响要大于对R447A的影响,而干度和质量流速则对R447A的传热影响更为显著。本文基于实验数据及实验现象发展了一种分干度区预测传热系数的新模型,新模型对R447A换热系数预测的平均偏差为+6.21%,绝对偏差为+12.96%。此研究结果可为这种工质的换热器设计提供帮助。     

小型喷雾冷却系统单相区传热特性的数值模拟

针对某小型喷雾冷却系统开发的需要,采用计算流体力学(CFD)方法建立喷雾冷却系统数理模型,在对传热过程进行单因素分析的基础上,采用正交试验模拟方法进行系统的多参数优化。结果表明：当热流密度一定时,系统传热性能随喷雾体积流量增大、喷雾高度和工质温度降低而增强;主要操作参数对传热性能影响的显著程度排序为：热流密度>工质温度>喷雾体积流量>喷雾高度;根据冷却装置设计要求,模拟获得冷却系统的最优操作参数为：喷雾体积流量19.80 L·h^-1、喷雾高度6 mm、工质温度10℃、热流密度30 W·cm^-2。建立的模型对于喷雾冷却单相区的模拟有良好的推广应用价值,可为小型喷雾冷却系统的设计提供指导。     

强制对流冷凝传热强化

研究了强制对流条件下，非共沸混合工质Ｒ１１／Ｒ１１３在三排水平直列光滑管及花瓣形翅片管束外的冷凝传热。实验结果表明：花瓣形翅片管由于具有特殊的三维翅片结构，既能激发流动的蒸气产生强烈地湍流，减小其气膜热阻，又能充分发挥冷凝液表面张力的作用，减少其液膜热阻，从而显著地强化了非共沸混合工质在管束外的冷凝传热。在相同热流率下，其管束平均冷凝传热系数是光滑管管束的３～５倍。     

重力热管性能测试的实验研究

建立一套热管性能测试装置,并测试热管内部蒸发段、绝热段、冷凝段的温度分布和随时间的变化情况,研究不同热流密度下的传热特性,探讨热管的几何因素、倾斜角度和工质充装量对传热性能的影响。     

微通道内R22制冷剂流动沸腾的压降特性

为探讨热流密度对二相流动沸腾摩擦压降的影响,并结合可视化探究改变热流密度时产生压降不稳定现象的机理,文章以R22制冷剂为实验工质,在截面尺寸高×宽分别为2.0 mm×2.0 mm,2.0 mm×1.0 mm和2.0 mm×0.6 mm 3种不同矩形微通道中,进行二相沸腾传热实验。实验表明:此实验条件下,R22制冷剂在微通道内进行二相沸腾传热时,二相摩擦压降是产生压降的主要因素;二相摩擦压降随热流密度的增加而增大,而且低热流密度下增幅较快,当热流密度增加到一定程度后,二相摩擦压降增加趋势变缓;在质量通量为253.2 kg/(m2·s)的条件下,热流密度从4.5 k W/m2增加到18.1 k W/m2时,流体流型经历了局部干涸再润湿的周期性变化,这种变化过程中压降波动较大。     

R1234ze(E)与R134a在水平强化管外降膜蒸发实验对比

为研究HFOs制冷剂R1234ze(E)与HFCs制冷剂R134a在Y型翅内螺纹双侧强化管管外降膜蒸发的换热性能,搭建了水平管降膜蒸发换热性能测试实验台,分别在不同的管内水速、喷淋密度、热流密度以及蒸发温度条件下进行了实验,利用Wilson-Gnielinski图解法分离管内外的换热系数,得到了2种制冷工质管外降膜蒸发时的换热特性。实验数据分析表明:该强化管管内换热的强化倍率为2.34,2种制冷剂的总传热系数K和管外换热系数h_o均随着制冷剂喷淋密度的增加呈现先升高再略有降低的趋势;随热流密度的增加呈现降低趋势;随蒸发温度的增加呈现增加趋势,但变化量较小。R1234ze(E)的管外降膜蒸发换热系数略高于R134a。     

R134a和R142b在表面多孔螺旋扁管外的沸腾传热

The objective of this work was to investigate nucleate pool boiling heat transfer performance and mechanism of R134a and R142b on a twisted tube with machine processed porous surface （T-MPPS tube） as well as to determine its potential application to flooded refrigerant evaporators. In the experimental range, the boiling heat transfer coefficients of R134a on a T-MPPS tube were 1.8-2.0 times larger than those of R134a on a plain tube. In addition, the developed experimental correlations verified that the predictions of the heat transfer coefficients of boiling R134a and R142bon a T-MPPS tube at the experimental conditions were considerably accurate.     

甲醇在改进型机加工多孔管上池核沸腾换热特性的研究

测度了甲醇在９根第二代机械加工表面多孔管（ＪＫ－２管）、１根第一代机械加工表面多孔管（ＪＫ－１管）和１根光滑管上的单管饱和池沸腾传热系数,结果表明,ＪＫ－２管比ＪＫ－１管能更有效地强化甲醇的池沸腾传热。提出了一个简化的池核沸腾强化传热机理,并导出了相应的池核沸腾强化的传热关联式,该关联式与实验数据吻合良好。     

烧结型多孔表面管外池沸腾传热特性

实验研究了热通量为0.1~160 kW·m^-2时,去离子水在光管及烧结型多孔表面管管外的池沸腾传热特性,分析了换热管布置方式(垂直与水平)、管径大小(20、25和32 mm)与多孔层颗粒尺寸(30~105 μm)对池沸腾传热特性的影响规律。结果表明:去离子水在多孔管表面的起始沸腾过热度小于光管,比光管低3 K左右;多孔表面管可明显强化核态沸腾传热,其沸腾传热系数可达光管的3~4.5倍;大热通量下,换热管水平布置时的传热效果较垂直布置佳,且布置方式对多孔管换热效果的影响比对光管的影响小;随管径增大,光管与多孔表面管的沸腾传热系数降低;大颗粒尺寸多孔层的强化效果优于小颗粒尺寸多孔层。     

水的池核沸腾强化传热

测试了水在9根第2代机械加工表面多孔管(JK-2管)、1根第1代机械加工表面多孔管(JK-1管)和1根光滑管上的单管饱和池核沸腾传热系数,结果表明,JK-2管比JK-1管能更有效地强化水的池核沸腾传热.提出了一个新的池核沸腾强化传热机理,并导出了相应的池核沸腾强化传热关联式,该关联式与实验数据吻合良好.     

混合制冷工质核态沸腾的传热研究

Heat transfer coefficients in nucleate pool boiling were measured on a horizontal copper surface for refrigerants, HFC-134a, HFC-32, and HFC-125, their binary and ternary mixtures under saturated conditions at 0.9MPa. Compared to pure components, both binary and ternary mixtures showed lower heat transfer coefficients.This deterioration was more pronounced as heat flux was increased. Experimental data were compared with some empirical and semi-empirical correlations available in literature. For binary mixture, the accuracy of the correlations varied considerably with mixtures and the heat flux. Experimental data for HFC-32/134a/125 were also compared with available correlated equation obtained by Thome. For ternary mixture, the boiling range of binary mixture composed by the pure fluids with the lowest and the medium boiling points, and their concentration difference had important effects on boiling heat transfer coefficients.     

水在开孔泡沫铜中的池沸腾传热特性

对常温、大气压下水在开孔泡沫铜中池沸腾的传热特性进行了试验研究,观察了开孔泡沫铜中汽泡的生长特性及其变化规律,并与水在光管加热面的池沸腾特性进行了对比。试验结果表明:水在泡沫铜中池沸腾时,汽泡脱离直径和汽泡脱离频率随热通量的增加而不断增大,泡沫铜对水的池沸腾传热具有很好的强化效果。根据试验结果,得到了水在开孔泡沫铜中池沸腾传热的传热系数拟合关联式,为进一步的研究提供了依据。     

垂直多孔表面管内高沸点工质强化流动沸腾换热的数值分析

在对流动特性和换热机理进行分析的基础上,建立了垂直多孔表面管内高沸点工质强化流动沸腾换热的数学模型和数值计算方法.该模型认为环状流区域同时存在强制对流与核态沸腾两种换热方式.液膜厚度、速度与温度等参数通过求解液膜的质量守恒、动量守恒、能量守恒方程获得.核态沸腾换热则包括气泡脱离带走的热量及用于加热气化核心影响区流入液体的热量两部分.提出了流动沸腾情况下的多孔层气泡脱离直径及气化核心密度计算方法.对异丙苯在火焰喷涂型垂直多孔表面管内向上流动时的沸腾换热进行了数值预测,大部分工况的计算值与实验结果符合良好.在低干度区(x=0.1),核态沸腾在总换热中的比例约为50%.随着干度的增加,核态沸腾受到越来越大的抑制,当x为0.5时,这一比例降低到约15％.     

朝下沟槽结构表面池沸腾换热

核电站熔融物堆内滞留技术是一项关键的严重事故应对策略,该策略已被核电站广泛采用。为增强核电站压力容器下封头外表面的沸腾换热能力,实验研究了常压下朝下沟槽结构表面的池沸腾换热,测量了倾角5°、30°、45°、60°和90°下热通量随壁面过热度的变化,获得了相应倾角下的临界热通量（CHF）。与光表面相比,朝下沟槽结构表面的CHF可提高65%～90%。实验观察发现,在高热通量下朝下沟槽结构表面气泡运动形态存在蒸汽膜和波浪蒸汽层两种结构。分析表明,沸腾换热显著增强、临界热通量大幅提高的原因是沟槽结构大幅增加了换热面积同时还明显改善了表面的润湿性。     

Enhancement Boiling Heat Transfer Study of a Newly Compact In‐line Bundle Evaporator under Reduced Pressure Conditions

For common flooded‐type evaporators, nucleate boiling heat transfer cannot occur on the heated tubes since heat fluxes and wall superheats of heated tubes are generally quite low. However, when the tube spacing is very small, nucleate boiling in restricted spaces can occur easily under low heat flux or low wall superheat conditions. The generation of nucleate boiling can effectively enhance the heat transfer performance of bundle evaporators. This study investigated experimentally the boiling heat transfer enhancement effects of the restricted space in compact in‐line tube bundles with smooth tubes under various reduced pressures. The experimental results show that the compact in‐line tube bundles have a significantly enhanced heat transfer compared to those of the common tube bundles, and there is an optimum tube spacing that provides the greatest heat transfer enhancement effect. The test pressures have a marked influence on the boiling heat transfer enhancement in the compact bundles. The heat transfer enhancement effect decreases with decreasing test pressure. In addition, the heat transfer enhancement effects of the in‐line tube bundles are also compared with those of the staggered bundles. Under reduced pressure, there is no significant difference between the heat transfer enhancement effects for the two types of bundles.