表面强化管外池沸腾传热特性研究

为实现节能降耗,开发了多种强化沸腾传热的高效换热管。以水为工质,在0.1MPa下对垂直光管、烧结多孔管和T槽管进行了池沸腾传热实验研究,并分析了沿管子轴向的温度分布。实验结果表明,烧结多孔管与T槽管能显著降低起始沸腾过热度、强化沸腾传热:烧结多孔管和T槽管的起始沸腾过热度比光管的低1.5K左右;烧结多孔管和T槽管的核态沸腾传热系数分别为光管的2.4～3.2倍和1.6～2.0倍。此外,烧结多孔管和T槽管能降低相同热流密度下的壁面温度,且有利于降低管子轴向的温差。     

强润湿性液体池沸腾传热的实验研究和机理分析

对强润湿性液体的池沸腾传热实验而言,本文提出了行之有效的实验程序,并严格按照实验程序进行了R113池沸腾传热的实验研究,具体研究了表现老化和液体过冷度对池沸腾传热曲线及起沸点的影响,实验中观察到了三个反常现象,最后,从强润湿性液体的沸腾传热机理的角度对其给出了相应的解释。     

不凝结气体对多壁碳纳米管传热表面池沸腾性能的影响

为揭示不凝结气体对多壁碳纳米管(multi-walled carbon nanotube,MWCNT)纳米结构表面核态池沸腾过程的影响,使用气体沉积法(chemical vapor deposition,CVD)在硅表面制作MWCNT纳米结构表面,并使用光滑硅表面进行对比实验研究。实验操作中,将驱气前后的工作液体应用于两种表面的池沸腾实验,传热表面过热度控制在0.0~35.0℃,工作液体过冷度分为40.0和50.0℃。实验结果表明,液体中含气量的变化对MWCNT纳米结构表面影响较小,而对光滑硅表面的影响较大;对比硅表面,MWCNT纳米结构表面能够有效提升沸腾传热效果,对于驱气后的工作液体提升效果更为明显。     

电化学方法制备多孔微纳结构表面的池沸腾传热性能研究

电化学表面处理一直以来都是池沸腾传热强化领域的一种重要的表面改性方法。然而,在光滑表面通过不断沉积生长枝晶结构的同时,结构底层会形成不必要的堆积层,从而增加了底层的热阻,不利于表面沸腾传热系数（HTC）的提升。因此,本文通过结合电化学表面处理手段中的电化学腐蚀与电化学沉积两方面的工艺,制备了“电腐蚀+沉积”表面,来探究经预先腐蚀处理后的表面与直接沉积表面沉积形貌及沸腾传热性能的差异。SEM图像表明,相较于在未处理铜板上直接进行沉积的表面,“电腐蚀+沉积”表面具有更长的枝晶结构、更深的孔结构及较少的底层堆积,结构的整体粗糙度更大。稳态池沸腾实验结果表明,在未处理铜板上直接进行电沉积的表面,其临界热流密度值较未处理铜板提升141%,而“电腐蚀+沉积”表面的临界热流密度值相较于未处理铜板提升了193%,并且其整体的沸腾曲线相较于直接沉积表面左移。对表面沸腾过程中汽泡行为的观测及表面铺展速率测试结果表明,“电腐蚀+沉积”表面具有更强的回液能力,能更好地促进表面气泡的脱离过程。     

多孔表面强化沸腾传热的研究

一、前言 当前全世界普遍重视节省能源,降低产品能耗已成为重要的研究课题。构成节能对象的机器设备中,有众多的热交换器,因此,研究提高现有传热设备的性能和探求新的强化方法,对于降低能耗具有重要意义。     

多孔表面管沸腾传热试验研究

针对烧制成多孔表面管,进行了传热性能研究,试验表明：多孔管可以显著地强化多孔侧沸腾传热,民同规格光滑管传热性能试验对比,其沸腾给热系数比光滑管提高５－６倍。     

石墨烯纳米流体沸腾传热研究进展

介绍了石墨烯纳米流体沸腾传热的最新研究,从石墨烯纳米流体的制备、物理特性、沸腾换热和工程应用四个方面阐述石墨烯纳米流体的换热强化特征。对石墨烯纳米流体制备方法和物理性质进行总结,分析其稳定性特征和换热特征;通过研究石墨烯纳米流体沸腾过程中换热系数、临界热流密度、加热表面形貌和纳米流体浓度的变化指明石墨烯纳米流体对于强化沸腾传热的突出作用;通过综述石墨烯纳米流体的工程应用,说明其具有推广潜质,为后期研究指明方向。     

梯度孔密度金属泡沫的池沸腾传热性能研究

实验研究了梯度孔密度通孔金属泡沫的池沸腾传热性能。工质为去离子水,梯度孔密度金属泡沫材质为铜和镍, 孔隙率为0.98,泡沫厚度为4-14 mm。实验结果表明：相比于单层泡沫,梯度孔密度金属泡沫显著的增强了沸腾传热能力,但增强程度受孔密度变化梯度、泡沫厚度和材料的影响;梯度孔密度泡沫的池沸腾传热性能随着表面活性剂SDS浓度的增大而减小,而且SDS降低了梯度孔密度金属泡沫的临界热流密度; 添加Al2O3纳米颗粒严重的削弱了梯度孔密度铜泡沫的池沸腾传热能力。     

润湿性及功能结构对沸腾/冷凝强化管传热性能影响的热力学分析

功能结构及润湿性都能影响装置的沸腾传热性能,相比仅用于强化沸腾传热的单用途管,能同时强化沸腾/冷凝传热的阶梯状外翅片双用途管的沸腾传热性能还有提升空间。本文通过对气泡自由能计算,分析双用途管的阶梯状外翅片与亲疏水表面协同强化沸腾传热机理。结果表明,气泡生长到一定大小后将自发向周边螺旋翅片扩展从而形成气膜,当增加槽道宽度或者将螺旋翅片上表面设计为亲水性质时,气泡越早、越易于形成气膜。     

超声波对池沸腾换热的影响

本实验针对池沸腾传热,以去离子水为工质,在不同过冷度、超声功率和辐射距离条件下,研究了超声波对池沸腾换热的影响,揭示了池沸腾系统中声空化和声流效应的作用机理;在旺盛沸腾区,由于沸腾系统本身汽泡核化所产生的气液界面削弱了到达加热面的超声能量,使得声空化效应减弱;同时,核化汽泡的生长和脱离所引起的对流效应远大于超声波声流引起的宏观对流效应,使得超声波在旺盛沸腾区的强化传热作用并不显著。     

多孔表面新型复杂结构优化沸腾传热的实验研究

报道了R11在烧结多孔表面开槽时沸腾传热的实验研究,实验发现,与普通槽道和双空隙层多孔表面相比,沸腾换热增强,沸腾表现为液体灌注、槽道起泡、底部蒸干三个区,对特定的多孔层,开槽可获得更好的换热效果。带槽道的多孔表面实验件与均匀多孔表面相比,在相同壁面过热度（θ）条件下,热流密度（q）提高2－10倍,临界热流密度提高2－4倍。     

不凝结气体对多壁碳纳米管换热表面的池沸腾性能的影响

为揭示不凝结气体对多壁碳纳米管（Multi-walled Carbon Nanotube, MWCNT）纳米结构表面核态池沸腾过程的影响,使用气体沉积法（Chemical Vapor Deposition, CVD）在硅表面制作MWCNT纳米结构表面,并使用光滑硅表面进行对比实验研究。实验操作中,将驱气前后的工作液体应用于两种表面的池沸腾实验,换热表面过热度控制在0℃-35℃,工作液体过冷度分为40℃和50℃。实验结果表明,液体中含气量的变化对MWCNT纳米结构表面影响较小,而对光滑硅表面的影响较大;对比硅表面,MWCNT纳米结构表面能够有效提升沸腾传热效果,对于驱气后的工作液体提升效果更为明显。     

微纳结构铜表面低液位池沸腾实验研究

采用两步电镀法,在改变电流密度的情况下制备出具有不同微纳结构和润湿特性的A、B两个表面,并应用于低液位饱和池沸腾的实验研究中.通过与铜表面对比,发现两个表面在低热流密度情况下,传热系数要高于铜表面,但液位降低时传热系数提升幅度较小,原因在于铜表面沸腾气泡较大,液位降低气泡脱离有很大影响,而表面A、B沸腾气泡较小,液位降...     

高低热导率相间表面强化饱和池沸腾的格子玻尔兹曼模拟

采用格子玻尔兹曼方法模拟高低热导率相间表面的饱和池沸腾过程,研究不同表面高低热导率区域热导率比值、低热导率区域宽度和深度对沸腾换热性能的影响。对比均匀热导率表面与高低热导率相间表面的沸腾曲线发现：高低热导率相间表面的沸腾过程可被分为5个阶段,并且其临界热流密度最高可达均匀表面的12倍;高低热导率相间可促使表面维持一定的温度差异,从而保持明显的气液流动;随着低热导率区域宽度增大,气液分离更加明显,低热导率区域宽度存在一个最优值,其与毛细长度的量级接近;随着低热导率区域的深度增大,表面过热度的差异更加明显。     

添加铁磁性微颗粒对沸腾传热的影响

试图从理论上分析添加铁磁性颗粒流体的沸腾传热特性,具有讨论了磁场梯度与重力相同、相反以及垂直三种情况时磁场对沸腾的影响,得出了一种有益的结论：在磁场梯度与重力方向相同时,在磁场力达到一定程度的“铁磁流体”中可能不再有气泡产生;在磁场梯度和重力方向相反时,会创造一个相应于微重力的环境;而磁场梯度和重力方面相垂直时,气泡的形状和脱离的路径会有变化。     

缸盖冷却水的沸腾传热模型

针对缸盖水腔内的冷却水流动沸腾传热计算,本文介绍了两种沸腾传热模型。模型认为流动沸腾总传热量等于泡核沸腾和单相流对流传热之和,介绍了常用的Chen模型,然后介绍了一种基于加权叠加方法基础上的。计算过冷流动沸腾传热的新模型Franz模型。     

沸腾传热的分形学分析

分形论是当代兴起的非线性科学的一个重要组成部分。简要地阐述了分形论形的特征，解释了几何学中的维和物理学中的量纲的不同涵义。把分形论分数维的概念扩展应用到沸腾传热中的非线性问题的分析中，结合沸腾传热的操作特征和基本原理，以沸腾传热中的推动力△Tsat作为一个动力学维，进行了q-△Tsat^Df的标绘；对Df的物理意义作了分析和探讨。     

表面亲疏水性改性多层铜网的池沸腾换热特性研究

通过化学处理金属铜网,制备了具有不同层数和湿润性的多层铜网样品。以去离子水作为液态工质,在相同的条件下,对制备的多组样品进行可视化池沸腾实验,分析了池沸腾换热特性和气泡动力学行为。研究结果表明：在低热流密度下,疏水结构换热性能略优;在大热流密度下,亲水结构换热性能更优;对于多层铜网结构,厚度可以增大换热面积和成核点位,但过厚会增大气泡逃逸阻力。实验中5层的亲水铜网换热性能最优,换热系数峰值可达7.4×10～4 W/（m²·K）,是相同热流密度下光滑铜表面沸腾换热系数的2.10倍。     

表面微结构对流动沸腾中核沸腾抑制因子的影响

用两根内表面微结构不同的水平光滑管环状流区流动沸腾换热实验数据,采用叠加模型分别建立了流动沸腾换热关系式,并比较它们的抑制因子。结果表明,表面微结构对抑制因子有显的影响;当表面的平均凹腔半径较大时,抑制因子明显增大。表明表面微结构改变对流动沸腾换热能起到较好的强化作用。     

电站锅炉管内沸腾传热恶化

管内沸腾传热恶化是影响现代高参数大容量电站锅炉安全性的一个重要问题。本文综合分析了国内外有关的主要文献,阐述了电站锅炉蒸发管中沸腾传热的特性,论述了两类不同的管内沸腾传热恶化的机理,详细分析了影响沸腾传热恶化的各种因素,推荐了有关的确定沸腾传热恶化点位置、沸腾传