泡沫金属结构对流动沸腾换热特性的影响

随着航空航天领域的发展采用沸腾换热的高效换热技术越来越受到关注,泡沫金属具有比表面积大、导热系数高的优点,可以强化流动沸腾换热的效果.本文在实验工况为孔密度10～40 PPI,干度0.1～0.9,质流密度90～180 kg/(m2·s),热流密度12.4～18.6 kW/m2的条件下,研究了表面润湿性为未改性和疏水改性...     

制冷剂混合物水平微翅管内流动沸腾研究综述

本文对目前国内外制冷剂混合物在水平微翅管内流动沸腾特性的实验研究进行了综述。讨论了混合物在微翅管内流动沸腾的强化特性、替代制冷剂换热性能的比较和润滑油对换热的影响。同时,对进一步的研究提出了一些建议。     

替代制冷剂管内冷凝换热研究进展

本文综述了国外在替代制冷剂管内冷凝换热方面的研究进展,包括各种替代制冷剂与原制冷剂的传热性能对比、润滑油对传热的影响、冷凝换热过程的强化。     

泡沫金属结构对池沸腾换热特性的影响

本文实验研究了制冷剂在不同结构泡沫金属表面的池沸腾换热特性。测试样件为泡沫铜,样件结构涵盖不同的孔密度(5～40 PPI)、孔隙率(0. 90、0. 95)与厚度(4～8 mm)。实验结果表明,孔密度为40 PPI泡沫金属比5 PPI泡沫金属最大表面传热系数提升了26. 4%;随着厚度增大,泡沫金属池沸腾换热先增强后减弱;孔隙率为0. 90泡沫金属比0. 95泡沫金属最大表面传热系数高13. 2%。根据实验结果,开发了制冷剂在不同结构泡沫金属表面池沸腾传热关联式,关联式与95%实验数据的误差在±30%以内,平均误差为12. 2%。     

制冷剂-润滑油互溶混合物系流动沸腾特性测试装置的研制

在对已有相关测试装置设计技术的利弊分析基础上,提出了一种测试制冷剂-润滑油互溶混合流体管内流动沸腾特性的装置,其特征是通过与制冷剂流动沸腾换热测量回路并联接入一开式的润滑油回路,从而实现灵活控制和调节实验段内润滑油量的目的.通过在压缩机出口串连接入3个油分离器进行三级油分,从而实现压缩机出口的润滑油零排放.该装置具有连续在线注油、达到稳态时间短、操作灵活、控制简单等优点.     

R717在小管径水平光管内流动沸腾换热及压降特性

氨制冷剂存在可燃性和毒性,因此减少其在制冷系统中的充注量极为重要。小管径换热管通常可以提供更高的表面传热系数,这可以作为提升换热器紧凑性同时减少系统中充注量的有效方法。本文搭建了氨制冷剂管内流动沸腾换热及压降测试实验装置,测试了氨制冷剂在4 mm水平光管内的流动沸腾换热及压降,并分析了干度、质量流速及热流密度对换热及压降特性的影响。结果表明:流动沸腾换热表面传热系数随着干度的增加而增大,同时质量流速和热流密度越高,流动沸腾换热表面传热系数越大。此外,氨制冷剂在管内的两相摩擦压降也随着干度的增加而增大,在固定干度下,质量流速的升高导致压降增大。     

基于碳纳米管的含油纳米制冷剂核态池沸腾换热特性

通过实验研究了基于碳纳米管(CNTs)的含油纳米制冷剂(即由制冷剂R113、润滑油VG68和碳纳米管组成的纳米流体)的核态池沸腾换热特性,分析了碳纳米管对含油制冷剂核态池沸腾换热的影响.实验中采用了外径为15～80nm、长度为1.5～10μm的四种碳纳米管.实验的饱和压力为101.3 kPa;热流密度为10～80 kW/m2;纳米油(碳纳米管和润滑油的混合物)的质量分数为0～5％;在纳米油中碳纳米管的质量分数为0～30％.实验结果表明:碳纳米管增强了含油制冷剂的池沸腾换热,在测试工况下换热系数最大可增加61％.当纳米油中碳纳米管浓度为20％不变,纳米油浓度由1％提高到5％时,不同尺寸的碳纳米管对换热系数的增加幅度由27％～59％降低至23％～55％;当纳米油的浓度为1％不变,纳米油中碳纳米管浓度由20％提高到30％时,不同尺寸的碳纳米管对换热系数的增加幅度由27％～59％升高到33％～61％.通过实验获得了基于碳纳米管的含油纳米制冷剂池沸腾换热关联式,关联式的预测值与96％的实验数据偏差在±10％以内.     

微肋管内制冷剂流动沸腾换热研究进展

内微肋管是增强管内凝结与沸腾换热的重要技术之一,在制冷空调领域有着广泛的应用。本文基于对近年文献回顾,从实验和计算关联式两方面综述了微肋管中沸腾换热的研究现状,总结了质量流速、热流密度、干度、管道结构、润滑油等对换热系数和压降的影响,讨论了现有的沸腾换热关联式的适用性和准确性,并指出了需要进一步研究的问题。     

R290在水平微细圆管内沸腾换热特性研究

本文研究了R290在内径为1 mm、2 mm和4 mm水平微细圆管内的沸腾流动换热特性,在饱和温度为15℃条件下,质量流速为50～600 kg/(m²·s)、干度为0～1、热流密度为5～20 k W/m²时,对沸腾传热系数的影响进行了分析。通过实验发现,增大质量流速对传热系数具有增强作用,质量流速对传热系数的影响在低干度区域比高干度区域小。在热流密度方面,传热系数随着热流密度的增大而增大,且在1 mm和2 mm管内观察到了临界干度对传热系数的影响,这时传热系数有断崖式下降的趋势。在管径对于传热系数的影响方面,通过对不同管径换热特性的横向对比,发现在一定工况下传热系数随着管径的减小有所上升。此外本文还对R290已有的部分关联式进行了适配性验证。     

冷水机组干式蒸发器中制冷剂沸腾换热与节能途径分析

本文对冷水机组干式蒸发器中制冷剂沸腾换热过程的流动方程、基本参数进行分析，提出了冷水机组干式蒸发器管内制冷剂强化沸腾换热的措施以及节能的途径。     

强化管内流动沸腾换热研究现状

介绍了强化管内流动沸腾换热国内外的研究现状,分析了微肋管内流动沸腾换热的影响因素,并且给出了几个实用的微肋管内沸腾换热关联式,最后对微肋管内沸腾换热的研究方向进行了讨论.     

Numerical Modelling of Flow Boiling Heat Transfer in Horizontal Metal‐Foam Tubes

The flow boiling heat transfer performance in horizontal metal‐foam tubes is numerically investigated based on the flow pattern map retrieved from experimental investigations. The flow pattern and velocity profile are generally governed by vapour quality and mass flow rate of the fluid. The porous media non‐equilibrium heat transfer model is employed for modelling both vapour and liquid phase zones. The modelling predictions have been compared with experimental results. The effects of metal‐foam morphological parameters, heat flux and mass flux on heat transfer have been examined. The numerical predictions show that the overall heat transfer coefficient of the metal‐foam filled tube increases with the relative density (1‐porosity), pore density (ppi), mass and heat flux.     

5 mm小管径内R290流动沸腾换热特性

本文对R290在5mm小管径内的流动沸腾换热特性进行实验研究,重点研究热流密度、质量流率及饱和温度对沸腾换热表面传热系数的影响。实验工况为:热流密度10～60 k W/m2、饱和温度15～25℃、质量流率50～200 kg/(m2·s)、干度0. 1～0. 9。结果表明:增加热流密度可实现强化换热,提高表面传热系数,使干涸现象提前发生,并加剧干涸;质量流率在低干度区间对表面传热系数的影响较小,在中干度和高干度区间表面传热系数与质量流率分别呈正相关;当热流密度较低时,在中干度区间,增大饱和温度会使表面传热系数降低;而在较高的热流密度下,增大饱和温度明显引起表面传热系数的上升。     

R404A在小管径管内流动沸腾换热特性研究

R404A在小管径管内的流动沸腾换热过程是一个极其复杂的物理现象。目前对R404A换热特性的研究大多集中在大管径上,对小管径换热特性的研究较少,且对不同实验现象的机理分析也不尽相同。因此R404A在小管径管内换热特性的理论研究仍需要大量具体的实验数据来支撑。本文通过搭建小管径内螺纹铜管蒸发实验台,研究R404A在小管径管内流动沸腾换热过程中不同热流密度、不同蒸发干度、不同质流密度、不同饱和温度对表面传热系数的影响,研究表明:热流密度、干度、质流密度、饱和温度均对R404A在小管径管内换热特性的影响较大,干涸现象发生前后这些因素产生的影响也不同。此外,这些因素对管内干涸现象发生的起始干度、沸腾主要换热形式以及干涸现象是否发生具有直接影响。     

R417A在水平双侧强化管外沸腾换热研究

对3根双侧强化管在饱和温度为8℃工况下进行了水平管外R417A沸腾换热特性研究。采用Wilson热阻分离法得到管外沸腾表面传热系数,并对实验结果进行了热阻分析。实验结果表明:管内轧制出0.32~0.34 mm的螺旋槽道,可以使管内对流传热系数提高到光管Gnielinski公式计算值的2.524~2.658倍。相同管型的强化换热表面,其沸腾传热系数随壁面温差变化的趋势相似,肋密度42fpi的E30管沸腾传热系数比50fpi的E32管大4.5%,表明沸腾传热系数的大小及变化趋势与肋密度(孔隙直径)及管型密切相关。双侧强化管外R417A沸腾换热,管外热阻约占总热阻的70%,管外仍需进一步强化,才能明显提高总体传热性能。R417A在强化管外沸腾传热系数仅为近似条件下其主要组分R134a的三分之一,表明混合工质沸腾换热与纯工质有较大差异。     

多孔泡沫金属中指数规律变热流平板表面的层流对流传热分析

采用Brinkman-Forchheimer-extended Darcy流动模型和局部非热平衡传热模型(双温度模型),对指数规律变热流密度条件下的多孔泡沫金属中平板表面的层流对流传热进行了分析,并得出了平板表面的热边界层的厚度和局部的对流传热系数的表达式。结果发现:平板表面的热边界层的厚度发展沿流动方向逐渐增大,但是增大的趋势由迅速趋向平缓;局部对流传热系数沿流动方向逐渐减小,而后趋于稳定。最后推导出了局部的对流传热Nusselt数的准则方程。