微通道中液氮的流动沸腾——两相流动压降分析

对液氮在直径为0.531 mm,加热长度为250mm的圆管中的流动沸腾压降和传热特性进行研究.作为第一部分,主要对微通道中液氮的两相流动压降进行试验研究与分析.结果表明:在核态沸腾起始时,质量流量迅速降低,而压降突然增大,并伴随着明显的温度滞后,幅度约为4.0～5.0 K.由于压降很大,在微通道内液氮的两相流动中会出现闪蒸,从而对质量干度产生重要影响.最后,利用均相模型和三个两相流动模型(L-M模型,Chisholm B系数模型和Friedel模型)对微通道沿程压降进行分析和比较.不同于常规通道的是,均相模型可以很好地预测压降试验结果,而三个两相流动模型的预测偏差较大,这是由于在微小通道中的高速流动情况下,汽相和液相混合比较均匀;同时液氮的液汽密度比很小,这也有利于均相模型的预测.     

微通道平板换热器内流体分配不均的研究进展

微通道平板换热器在制冷空调领域的应用近年来呈上升趋势,流体在各平板之间的分配不均导致换热器整体性能的下降,从而制约了其进一步的应用。本文对近年来微通道平板换热器内流体分配不均的国内外文献进行了综述,从理论、试验、数值模拟等几个方面对文献进行了概括和分析。研究可为微通道平板换热器的设计和应用提供参考。     

电加热叠板式微通道蒸发器实验研究

提出一款电加叠板式微通道蒸发器,主要由两块端板和两片紫铜薄板叠合而成.紫铜薄板表面加工有2个分布腔和微通道阵列.通过对蒸发器内水的升温响应和出口平衡温度的实验研究,对加热温度、供给流量、流道方式和分布腔形状等因素对蒸发器性能的影响进行了评价.实验结果表明,在供给流量低于6ml/min时,四种蒸发器的升温响应性能非常接近.在供给流量高于6ml/min时,并联式流道与钝角形分布腔之间的组合以及串联式流道与直角形分布腔之间的组合更加有利于提高蒸发器的升温响应性能和出口平衡温度.总体上,串联直角式蒸发器平均的升温响应性能最优,并联钝角式蒸发器平均的出口平衡温度最高.     

通断型微通道的结构优化与流动特性研究

微通道换热器在解决高热流密度下的散热问题时表现出显著优势,实际工业应用通常采用集成式结构进而充分提高反应效率,但目前在反应元件集成过程中很容易发生流量分布不均进而影响换热性能,甚至出现“干蒸”以及“供液过多”的现象。因此,研究工质在平行微通道内相分配特性对于改善换热效率具有重要的指导意义。通过对通断型微通道进行结构优化,提出一种带有横向微腔的两侧加宽型微通道结构,以流动分布、传热特性、两相分配相对偏差以及压降波动来判定通断微通道相分配均匀度。研究结果显示：通断微通道进行结构优化后显著提高了相分配均匀度,各支管内气体流量相对偏差小于40%,横向微腔的设计使得相邻两个通道间充分混合,整体流动均匀效果提高了37.5%。通过对两侧通道进行加宽设计,起到了气泡过滤器的作用,减小两侧空间压力,保证通道内流型以及压力的一致性。     

管带式蒸发器中制冷剂—油混合物的压降研究

以汽车空调中使用的管带式蒸发器为研究对象,针对其制冷剂流道的强化结构特点,进行了蒸发过程中制冷剂—油混合物的压降预测。在测试的基础上,提出了管带式蒸发器中制冷剂—油混合物的压降关系式,并同时分析了油含量对蒸发器性能影响,为减少因蒸发温度下降引起产冷量损失提供分析依据,以利于进一步改进换热器内部强化结构。     

Y型微通道中两相界面特性变化分析

利用追踪运动界面的两相流模型数值研究对流Y型微通道中两相界面形貌变化特性。发现对流Y型微通道Y型角度、连续相毛细数、两相流量对液滴生成时间、速度、大小有重要影响。其中连续相毛细数与Y型角度越小,所生成的液滴体积越大,而随着分散相与连续相流量比例的增大,其对液滴体积的影响变小,但流量比不能无限增大或减小,当比值大于0.5或小于0.05时,此时分散相只能以液柱或液丝的形式出现,无法产生液滴;当分散相流量越大,相应液滴的生成速度也几乎成比例增大,且分散相流量的变化对液滴长度的演变过程有更大的影响。此外随Y型角度的增加,液滴在形成过程中,填充时间变长,缩颈时间变短,液滴脱离机理主要是因为来自连续相正应力的作用。     

液固两相流压降规律及超声法压降测量

液固两相流广泛存在于能源动力、石油化工等工业过程,两相流压降作为重要的流动参数,有助于流动建模及流态分析。建立液固两相压降测量模型,提出了一种结合超声多普勒及超声透射衰减的液固两相超声压降测量方法。搭建液固两相流动实验平台,对两相压降规律进行研究。两相混合流速和固相体积分数升高时,液固两相压降均逐渐增加。在固相体积分数为0.28%～1.37%,两相混合流速为0.9～1.65 m/s时,根据液固两相压降测量模型及Churchill模型的超声法得到的两相压降与差压传感器测量的压降平均相对误差为4.93%和5.10%,验证了测量模型的准确性。针对非均匀分布的两相流态进行压降测量,进一步拓展了压降测量模型的应用范围。本研究工作为非侵入超声法测量液固两相压降提供了方法基础。     

矩形微通道截面高宽比对流动压降的影响

利用Fluent流体计算软件,对采用水作为介质,硅为材料的矩形微通道在质量流速为0.03～0.45 g/s,雷诺数在100～1100,矩形截面高宽比在0.10～10之间的层流流动进行了数值模拟研究,并对结果进行分析比较,得出了矩形截面高宽比与微通道层流流动压降之间的关系以其数学表达式.     

分流板开孔面积对微通道换热器流量分配的影响

以水为工质,试验研究了3个结构相同但开孔面积不同的分流板的流量分配性能。结果表明:当雷诺数小于2500时,开孔面积对分流板的流量分配均匀性有明显影响,流量分配均匀性最好的是分流板B(开孔面积为150.7mm2),最差的是分流板C(339mm2)。随着雷诺数的增加,分流板A(45.6mm2)和C的均匀性会提高,而B的均匀性几乎不变化。当雷诺数大于2500时,开孔面积和雷诺数的变化对分流效果的影响很小,3个分流板的流量分配均匀性很接近。分流板B的流量分配稳定性最好,安装分流板后试验件的流量分配均匀度比无分流板时提高1倍以上。     

水平矩形小通道内气-液两相流流动特性的研究

以氮气和水为工质，在水平矩形小通道（dh=0．99mm）中对两相流摩擦压降和流型进行了实验研究。实验在大气压力下进行，氮气的折算流速的范围为0．017～33．3m／s，水的折算流速的范围为0．1～5m／s。对实验所得的219个数据点进行分析，并与L＆M关系式、H＆S关系式（修正了C值的L＆M关系式）、均相流模型以及均相流修正模型进行了比较。得出：（1）L＆M关系式比均相流模型、均相流修正模型以及H＆S关系式的偏差都小，能更好地预测两相流压降变化。（2）L＆M关系式中的C在不同的流型（流型是由UGS、ULS以及dh决定）具有不同的值，在同一ULS下，C随X（UGS）的变化呈现一定的规律性，在X=7左右，C出现最大值，而此处恰好是块状流最激烈区域。但是C随ULS没有一定的规律性。同时，通过可视化方法（高速摄像仪）和压差波动相结合的方法初步确定了各个流型的范围。     

脱油型静态水力旋流器压力损失测试研究

通过分段测试得到水力旋流器内部各分段压力损失占总压损失的比例情况，同时得到脱油型静态水力旋流器流量、分流比分别与压力、压力损失和压降比的拟合曲线近似呈乘幂关系。通过实验测定与理论分析，发现旋流器有效分离时底流需保持合理的背压，而当溢流压力与底流压力满足适当的比例分配关系时分离效果才较为理想。     

水力旋流器压降及压力分布特性的数值模拟

利用数值模拟技术，研究了水力旋流器内的压降及压力分布特性，计算得到的各种旋流管的压降结果和实测值吻合较好，其相对误差不超过15％，径向压力梯度的计算结果表明：圆筒段不利于分离；大锥段有利于油滴向轴心方向运移，尾直管是油滴向轴心移动的低效区。旋流管各段压降所占比例基本上不随流量变化而变化，其中圆筒段最小，小锥段最大，尾笔段稍大于大锥段。     

用压降法测量管内颗粒浓度和风速方法的研究

根据两相流压降与颗粒浓度具有的确定的依赖关系，提出了压降法治测定管道颗粒浓度和风速的一般形式和特殊形式，通过对压降法不同形式的分析，找到了各自在测量上的特点及相互间的差别，指出在同一管线上选择送粉特性有差异的两段管道应用压降法的一般形式，可不破坏原有管线及其阻力特性，特别适合于采用乏气送粉和直吹式制粉系统的火电厂现场使用，建立了试验及在线测量系统并进行了试验，论证了压降法测量的可行性。     

曲面弓形折流板换热器壳程压力降的数值模拟

采用Fluent软件数值模拟了一种新型折流板换热器——曲面弓形折流板换热器壳侧流体的流动状态,计算了壳程压力降,并与普通弓形折流板换热器进行了比较。结果发现:在流量一定的情况下,曲面弓形折流板换热器的壳程压力降明显低于普通弓形折流板换热器的壳程压力降,而且随着曲面折流板曲率半径和折流板圆缺口高度的减小,曲面弓形折流板换热器的壳程压力降降低的百分比增大。     

基于格子Boltzmann方法的分叉微通道内非牛顿流体流动特性研究

为探究分叉微通道内非牛顿流体的流动特性,将非牛顿流体幂律模型引入牛顿流体格子Boltzmann模型,在不同分叉角度矩形截面微通道内数值模拟不同质量分数剪切稀化流体的流动行为;通过分析流动过程中密度随时间的变化趋势以及稳态流动下的密度,得到微通道内压力的分布以及流动区间的压力降;分析溶液质量分数、入口速度与分叉角度对非牛...     

水力喷射空气旋流器气相压降特性的数值模拟

利用雷诺应力模型(RSM)的流体体积(VOF)多相流模型对水力喷射空气旋流器(WSA)的气相压降特性和流场进行了数值模拟研究。结果表明,雷诺应力模型和VOF两相流模型能够较好地模拟WSA的气相压降特性和液相回流比,WSA的气相压降随着进口气速的增加先后出现低压降区、压降突跳区和高压降区3个区域。在低压降区,射流保持较好的完整性;压降突跳区,射流呈袋式破碎雾化;高压降区,射流呈剪切破碎雾化。WSA内的静压分布关于Z轴比较对称,整个WSA内在射流—旋流耦合场之上的区域压力最大,其次是WSA的分离空间,在排气管进口区域压力最小。     

基于格子Boltzmann方法的微通道内气液两相流流型和压力降特性研究

微流体广泛应用于生物医学和化工等领域。采用格子Boltzmann方法对T型微通道内气液两相流的流动特性进行研究,分析壁面特性、气液流速和气液流速比等对两相流运动特性的影响。结果表明：壁面接触角越大越容易形成气泡,随着毛细数的增大,分散相脱离点逐渐远离两相入口,形成更长的分层流,不易形成气泡;当气相流速较大,生成气泡的位置远离T型微通道交叉处,分层流的长度增加;不同条件下沿微通道方向压力逐渐减小,在气液两相交汇区域压力存在波动;微通道轴线流速的峰值出现“滞后”现象,速度波动随气液流速比增大而增大;大密度比气液两相流模拟,可以对宏观实验现象的机制进行更深入的解释。     

综述压降对液压系统的影响(上)

一个液压系统在某处都会或多或少地产生一定的压降,但压降在某处是必须的,在某处是不必要的.很多液压系统故障的根本原因就是由压降没有合理解决引发的.通过该文的分析,提出合理的运用(压降必须处)、控制压降(压降不必要处)的方法,使液压系统设计更合理,减少液压系统故障率,提升液压系统有效效率.     

基于分布参数模型的水平管式降膜蒸发器模拟

建立水平管式降膜蒸发器蒸发换热的分布参数模型,考虑换热性能沿管子轴向、管排方向的变化,以及传热管发生干斑现象时对降膜蒸发的影响。对一降膜蒸发器的性能进行模拟分析,并考察管束布置、制冷剂液膜质量流量、管程布置以及满液位置对降膜蒸发器性能的影响。结果表明,计算结果和试验结果吻合良好,通过合理的设计管排方式和满液位置,可以减少或避免干斑现象的发生,提高降膜蒸发器性能。     

溢流微通道热沉优化设计

在微型冷却器装置中采用短微通道比采用长微通道具有更高的热传递效率。为了实现高传热系数,文中设计了内部结构为溢流形式的微通道结构。该研究的目的是确定一个参数集,以便优化微通道器件内部的热分布。文中使用ANSYS 软件对溢流形式微通道结构的参数进行了优化分析。实验测量结果与仿真结果吻合良好。