垂直矩形窄缝内的过冷流动沸腾换热性能

用高速摄像等方法研究了有压模化介质在单一垂直矩形窄缝流道内的气泡形态和传热情况 ,发现窄缝流动沸腾换热强化的原因在于流道尺寸较小 ,气泡的形状发生变化 ,增加了界面体积浓度 ,并强化了对加热面附近的扰动 ,使换热有所强化。通过与实际测量的壁温数据进行比较 ,发现用于计算大流道和池过冷沸腾换热的 Rohsenow关系式预测窄流道内高热流密度下的过冷流动沸腾换热的误差不大 ,但对于较低热流密度下的过冷流动沸腾时误差较大 ;通过最小二乘法对 Rohsenow关系式进行修正后 ,误差低于± 2 5 %。     

竖直矩形窄通道内流动沸腾局部换热特性实验研究

为了明确竖直矩形窄通道内各阶段流动沸腾的换热特性,优化换热器性能,以去离子水为工质,对尺寸为720 mm×250 mm×3.5 mm的单面电加热竖直矩形窄通道内的流动沸腾换热进行实验研究,分析了质流密度、进口温度、热流密度对流动沸腾局部换热特性的影响。并在已有流动沸腾传热关联式的基础上,对实验数据进行非线性回归分析,得到适用于实验工况下的新流动沸腾传热关联式。结果表明：质流密度增大对流动沸腾段换热特性有强化作用,对核态沸腾段换热特性有削弱作用;热流密度对核态沸腾影响剧烈,但对流动沸腾的影响不明显;入口温度越高,流体会越早进入过冷沸腾阶段,但对局部传热系数的影响不明显;新流动沸腾传热关联式与实验值的平均相对误差为23.87%,其中74.19%的预测值在±25%内,83.87%的预测值在±50%以内,能很好地预测本实验工况下矩形窄通道内流动沸腾的局部传热系数。     

窄通道内流动沸腾强化换热研究进展

窄通道具有结构紧凑、传热效率高等优点。随着科技发展,窄通道已经成为强化换热的常用结构形式之一,被广泛应用于各种换热设备。由于窄通道内间隙内气泡的尺寸受限,气泡在发展过程中会受到挤压而发生变形,带走大量的潜热,引起汽液界面的扰动,换热性能较常规通道有很大区别。本文综述了窄通道内的主要流型及转变准则;介绍了几何与工况参数变化对窄通道内换热效果影响的传热实验研究;分析了窄通道中传热机理以及两相摩擦压降机理,并对关联式进行了总结与评述;对窄通道内强化换热的机理与进一步强化换热的方法进行归纳总结;结合目前实验与理论研究总结了现存问题,为窄通道内流动沸腾强化换热的进一步研究提供了参考。     

竖直矩形窄通道内饱和沸腾起始点的研究

以去离子水为工质,对尺寸为720 mm×250 mm×3.5 mm的单面电加热竖直矩形窄通道内饱和沸腾起始点进行实验研究。分析了加热热流密度、工质进口温度和质量流量对饱和沸腾起始点位置及饱和沸腾起始点处壁面过热度的影响。在已有饱和沸腾起始点预测关联式的基础上,对实验数据进行非线性回归分析,得到适用于单面加热矩形窄通道饱和沸腾起始点的新关联式。结果表明：新拟合的关联式预测值与实验值的平均相对误差为17.63%,能很好的预测常压、低加热热流密度与低流速条件下的饱和沸腾起始点处壁面过热度与热流密度的关系。     

竖直矩形窄缝通道内气液两相流的实验研究

为研究竖直矩形窄缝通道内气液两相垂直向上流动的现象,搭建了气液混合流动的实验台,采用高速照相机对竖直矩形窄缝通道内的气液两相流进行拍摄,通过Matlab软件实现了图像识别以及相近气泡的区分。结果表明:拟合得到的平均截面含气率α与体积含气率β的关系为α=0.88β;对Chen模型的系数C修正后,摩擦压降计算值与实验值具有较高的匹配度。     

垂直窄缝通道内环状流沸腾传热特性

本研究基于液膜和蒸汽的质量、动量和能量方程,建立了均匀热流垂直窄缝通道内环状流沸腾传热模型,通过相关文献估算环状流起始点处液膜厚度,利用有限差分法对环状流模型方程组进行数值求解,得到沿流道环状流区域的液膜厚度,并进一步预测了局部沸腾传热系数,结果表明:环状流区域的局部沸腾传热系数随质量流量和干度的增加而增加,与Kenning关联式对比,模型预测沸腾传热系数较关联式计算值偏低。将不同工况下的226组两相环状流实验数据与模型预测结果进行对比,平均绝对误差为18.2%。     

单面加热竖直窄通道内环状流沸腾传热特性

基于汽芯的动量方程和液膜的质量和动量方程,建立了单面均匀热流竖直窄通道内环状流沸腾传热模型,利用数值法对方程组进行求解,得出了环状流区域的液膜厚度,并进一步预测了环状流两相沸腾传热系数。研究表明:模型预测的两相沸腾传热系数比Mahmound关联式计算值偏小;将不同工况下的291组环状流两相沸腾传热系数实验值与模型预测值进行对比,平均绝对误差为12.7%。     

垂直矩形窄通道流动沸腾换热特性实验研究

流动沸腾换热是典型的两相流问题。窄通道与常规通道相比较,其流动沸腾换热系数有较大提高,换热机理也更加复杂。针对截面为250 mm×5 mm的竖直矩形窄缝通道,在低压、入口温度过冷、不同质量流速及加热功率密度的条件下,对水流动沸腾换热特性进行实验研究。通过实验分析可知:入口温度27～60℃、质量流速2.22～3.49 kg/(m2.s)及加热功率密度0～12 kW/m2对饱和沸腾起始点和过冷段长度有重要影响;高的空泡份额和通道结构的限制使汽液两相流动不稳定而影响换热系数,换热系数随着功率的增大而减小,流体进入完全对流沸腾阶段;由于实验段通道顶部结构的限制,干度的增加不会出现干涸点,换热不会得到恶化,换热系数随着功率的增大基本不变。     

气液两相流动及沸腾传热流体模化分析

基于制冷剂类物质热物性表与水和水蒸气热力性质图表,计算并比较了R12、R22、R123、R134a在相同气液密度比条件下模化水热力过程的能力;应用相似原理与量纲理论分析了流体模化方法在研究气液两相流动特性、高温高压传热过程、临界热流密度现象以及近临界和超临界传热方面的优势与方法.结果表明:制冷剂类物质具有良好的热力性质,其中R134a在相同气液密度比条件下的压力值仅约为水的1/5,而且其臭氧消耗潜能值为0,是环境友好的理想模化流体.提出并探讨了从本质上革新准则数以及基于模型探索新的模化条件和发展新的准则关系式的流体模化技术发展思路.     

窄矩形通道中欠热流动沸腾气泡图像分割方法

为快速且准确地计算气泡行为参数,本研究针对窄距形通道中欠热流动沸腾的气泡图像,提出了一种气泡分割方法.首先,对实验图像进行滤波,背景差值等操作消除背景噪声,提高两相之间对比度;然后,利用双阈值法获得气泡图像二值图;最后,依据气泡特征选择合适的结构元素,并利用形态学操作完成气泡图像分割.实验结果表明,该方法所得气泡图像分割结果有效消除复杂背景,气泡形状、大小及位置均与实验图像符合较好.因此,该方法能够对窄矩形通道中欠热流动沸腾的气泡图像进行快速有效的分割识别.     

竖直矩形狭缝通道内环状流沸腾换热分析模型

对竖直矩形狭缝通道内有液滴卷吸环状流阶段流动沸腾进行分析。以液膜紊流的动量方程和能量方程为基础,加上相应的边界条件和使控制方程组封闭的经验关系式,建立了环状流的教学模型并进行数值计算,得到了矩形狭缝通道内的液膜厚度分布、沸腾传热系数等结果;将模型预测的换热系数同实验关系式作比较,最大相对误差为17．8％。     

水平窄空间沸腾换热的数理模型研究

窄空间只有在间距小于汽泡脱离直径时，对沸腾传热强化才有比较显的效果。窄空间沸腾强化传热的机理在于较大的泡底微层加速了蒸发传热和窄空间中被加热的液体周期性地与池液进行容积交换。水平圆盘窄空间中的汽泡生长分为性质完全不同的自由生长期和抑制长大期；在一个周期内，加热面的总传热量等于壁面传导给窄空间液体的热量与通过合体泡底微层蒸发潜热之和。在对圆形水平窄空间的沸腾传热的现象和机理进行分析的基础上，提出了窄空间的沸腾换热过程的数理模型；进而对窄空间沸腾的本质规律在理论上进行了初步探索，并得到分析解。理论计算结果与实验数据比较表明，该分析解适合于中低壁面过热度的情形。由于问题的复杂性，该模型仍需不断完善。     

水平窄空间沸腾传热的实验研究

通过对五种尺寸的窄空间试验元件分别以水和乙醇做工质进行实验。研究了窄空间间距、窄空间尺寸、不同工质及不同热流密度对窄空间沸腾性能的影响。结果表明：当窄空间尺寸与热流通等因素组合恰当时。其换热系数可比大空间池沸腾提高3～6倍；临界热流密度有所降低。     

常压下狭缝流动沸腾传热的研究

以蒸馏水为工质，在常压下，对间隙为1mm的环形狭缝通道中的流动传热进行了实验研究。分别将狭缝通道中的单相强制对流和过冷沸腾的实验数据与传统的Dittus-Boelter型关系式的计算结果进行了比较。通过分析狭缝通道中流动沸腾的传热特性认为，过冷沸腾传热比单相强制对流传热加强；质量流速对狭缝通道中的流动沸腾传热有较大影响。     

Critical Heat Flux of Boiling Heat Transfer in a Moderate Narrow Space

INTanDUCTI0NBoilingheattransferandcriticalheatflux(CHF)inaconfinednarrowspacehavebeenstudiedexperi-melltallybyanumberofinvestigatorsinthepastfewdecades.However,thereisnoanypopularlyacceptedmodelintheheattransferinnarrowspaceboiling,althoughsomepopularknowledgeabouttheboilingheattransferinthenarrowspacehavebeenacceptedbymanyresearchers.Theknowledgecanbecon-cludedasthatthenucleateboilingheattransferisenhancedatlowheatfluxregionanddeterioratedathighheatfiuxregi0nespeciallyatCHF.Theenhanceme…     

Investigation on the characteristics of boiling heat transfer through narrow annular channels

Factors concerning the characteristics of boiling heat transfer are analyzed theoretically. Based on the experimental data of boiling heat transfer through annular channels with the gaps of 1–2 mm, three correlations which will be used to calculate the heat transfer in the similar conditions are given. The results obtained from these correlations are compared with experimental data. The main factors having influence on boiling heat transfer through narrow channels, and the desirable correlation are determined. This correlation can be used to predict the flow boiling heat transfer within the range of this experiment. © 2005 Wiley Periodicals, Inc. Heat Trans Asian Res, 34(2): 78–84, 2005; Published online in Wiley InterScience ( www.interscience.wiley.com ). DOI 10.1002/htj.20049     

Boiling heat transfer in a narrow space controlled by punched interference plate

An experiment on pool boiling in methanol was performed for a case in which the boiling space was controlled by an interference plate with many holes. The narrow space, 0.12 mm in thickness, between the heat transfer surface and the interference plate was hermetically sealed at the perimeter. Therefore, the vapor and liquid were only exchanged through the holes in the interference plate. The degree of superheat at the onset of boiling was 0.7 K without overshoot at 10‐mm plate thickness, 1‐mm hole diameter, and 3.85‐mm hole pitch. The critical heat flux obtained was the same value without the interference plate mentioned above. The interference plate disturbed free convection and a superheat layer was provided under small heat flux on the heat transfer surface. The critical bubble diameter for the onset of boiling was decreased as the temperature of the superheat layer was increased. Thus, the degree of superheat at the onset of boiling was decreased. © 2004 Wiley Periodicals, Inc. Heat Trans Asian Res, 33(7): 462–471, 2004; Published online in Wiley InterScience ( www.interscience.wiley.com ). DOI 10.1002/htj.20028     

Subcooled flow boiling heat transfer in narrow passages

Subcooled flow boiling heat transfer coefficients for refrigerants R11 and HCFC123 in smooth copper tubes of small diameter have been investigated experimentally. The parameter ranges examined are: tube diameters of 0.92 and 1.95 mm; heat fluxes 11-170 kW m⁻²; mass fluxes 110-1840 kg m⁻² s⁻¹. The range of liquid Reynolds numbers encompassed by the data set is 450 to 12,000.The data in the subcooled and saturated regions are well represented by the simple addition of convective and nucleate boiling heat transfer contributions