疏水表面改性对微通道换热和压降性能的影响

微通道强化换热技术是高热流密度散热的有效途径。文中通过对微通道表面进行疏水改性,使其平均传热速率相比普通表面微通道提高11. 8%,并实验研究了其压降和传热速率随干度的变化规律。实验结果对疏水改性手段在微通道换热技术中的应用具有参考价值。     

超疏水表面微通道内滑移速度的模拟研究

基于FLUENT软件中的流体体积模型(volume of fluid,VOF),对给定入口速度和出口压力时,矩形、三角形、圆头形三种典型的超疏水微通道物理模型的单侧滑移流动进行了数值计算.在此基础上,分析了不同形状和尺寸情况下,滑移速度随微通道中徽肋高度的变化情况,得出了微结构的尺寸及形状对物体表面疏水性的影响规律,优...     

纳米流体在微通道换热中的研究进展

随着微尺度应用需求日益增长,纳米流体与微通道分别作为强化传热流动介质与强化传热结构获得学者们的广泛关注。主要概述了纳米流体的制备方法与稳定性,以纳米颗粒及基液类型、纳米颗粒的浓度、粒径以及强化传热机理为类别,综述了纳米流体在不同结构微通道中传热与流动性能的研究进展。通过分析已发表的研究成果,总结了纳米流体在微通道换热中的研究难点,提出了研究纳米流体在微通道中流动与传热特性的主要方向。     

并列矩形微通道可视化研究和压降计算

对当量直径为177.8μm、长为3mm的矩形截面并列微通道进行了试验研究,通过高速摄影仪对并列微通道内空气-水的两相流动进行了可视化研究,试验中观察到几种典型的流型;利用分相流模型、均相流模型对并列微通道的整体压降进行预测,并与测得的试验值进行了对比,通过计算各个模型的平均绝对误差来比较其预测效果.结果表明:均相流模型对整体压降的预测效果好于分相流模型;均相流模型中,用Dukler黏度计算式得到的预测值平均绝对误差最小,预测效果最好.     

3mm微细通道内R134A沸腾换热压降特性研究

环保型制冷剂R134A作为R22的替代品已广泛应用于各种制冷技术,在不断探索更完美的制冷剂替代品过程中,微细通道换热技术也逐渐成为近些年的研究热点。为了研究R134A在3 mm紫铜管内沸腾换热过程中的压降特性,在饱和温度为0～20℃、热流密度为5～10 kW/m²、干度变化在0～1、质量流率在300～500 kg/(m²·s)的实验工况下进行实验,通过对压力、温度和干度等重要物理参数的控制和试验数据的分析,得出以下结论:压降在相同干度区随质量流率的增大而增大,但在高干度区和低干度区的增幅不同;干度对压降的影响很大程度上与沸腾过程中的流动型态发生变化相关;饱和温度与压降的关系主要呈现负相关;而热流密度在压降影响中的占比则是很小的一部分。     

多管程微通道冷凝器热力性能计算方法

多管程平行流微通道冷凝器的管程设计方案对换热器管内热力性能影响较大。但目前一直尚未有对其管内换热系数和压降进行理论预测的较为简单可行方法。本文针对各管程工质流量可变,平均干度可变的多管程平行流冷凝器管内热力参数提出一种分程计算方法：在假设管壁温度不变及同管程内流量均匀分配的前提下,采用了Koyama与Wang冷凝换热模型,以及Zhang和Koyama提出的摩擦压降模型,建立了壁温与热流量之间的关系式,通过迭代求得管内平均换热系数和压降的理论值。以一个商用R134a、流程分配为12-8-8-6微通道冷凝器作为示例,用理论和实验方法分别得到了其管内冷凝平均换热系数和压降。结果表明,二者的偏差均落在30%以内。其中Koyama和Zhang 提出的模型预测偏差较小,分别为-4.96%~11.31%,0.42%~25.14%。     

航空煤油在微通道中传热性能的实验研究

此前对微通道传热性能研究所用的实验工质绝大多数属于低粘性流体,针对高粘性流体的研究很少.本研究以航空煤油和水为实验工质,在层流状态范围Re数为10-100,对两种流体在微通道中的传热性能进行了实验研究.铝基微通道阵列包括163条横截面尺寸为1mm×1mm、长度400 mm的微通道.微通道长径比l/Dh=400.实验发现...     

交错内肋微通道的流动和传热特性研究

为了研究带有交错内肋微通道的流动和传热特性,采用数值模拟的方法分析了肋片的形状对微通道热力性能的影响,对比了矩形肋、菱形肋、三角形肋和圆形肋4种不同形状内肋结构的微通道和光滑矩形微通道的热力性能。结果表明：矩形肋、菱形肋、三角形肋和圆形肋微通道的努塞尔数Nu都大于光滑矩形微通道的努塞尔数Nu,最大值分别为光滑矩形微通道的2.59,2.71,2.90和2.48倍;肋片对微通道的传热特性具有显著的强化作用,这是由于流体在交错内肋的后方产生涡流,实现整个流场的全局强化传热,极大提升微通道传热特性;交错内肋的应用也增大了通道的摩擦系数,矩形肋、菱形肋、三角形肋和圆形肋微通道摩擦系数的最大值分别为光滑矩形微通道的8.66,7.96,17.50和5.96倍。     

非圆形微通道热沉的流动换热特性数值模拟

建立了非圆形硅微通道内单相流动和换热过程的三维模型,并分别对三角形、矩形和梯形微通道中流动换热进行了数值模拟.研究发现,截面平均努塞尔数在通道入口处数值最大,然后沿流体流动方向急剧减小,直至流动充分发展时趋于恒定.固体和流体温度沿流动方向近似线性升高.换热面壁温仅沿流动方向升高,在垂直于流动方向,温度则基本保持均衡;雷诺数对微通道的流动与换热特性存在着较大的影响,雷诺数越大,其对应的努塞尔数也越大.对3种微通道的热经济性分析比较发现,三角形通道的热有效性最高.     

基于微通道的太阳能集热器及其性能模拟

针对传统的平板型太阳能集热器集热效率较低的问题,本文设计了一款微通道集热器,采用数值模拟方法研究了微通道集热器的工作状况,并分析了传统平板型集热器的管中心距在稳态传热条件下对集热器的效率影响。仿真结果表明:相同条件下,平板型集热器的管间距越小,集热效率越高;微通道集热器的平均集热效率比最佳管间距的平板型集热器高9.3%,比常用的两种平板型集热器分别高20.6%、30.6%。该结果有利于优化平板型集热器的设计参数,为微通道集热器的实际应用提供了依据。     

R290微细通道流动沸腾摩擦压降特性研究

研究R290在管径为3、2和1 mm的水平不锈钢微细通道内,质量流率为73～505 kg/(m~2·s)、热流密度为12. 74～66. 05 k W/m~2、饱和温度为-10～25℃、干度为0～1的范围内的摩擦压降特性,分析R290流动沸腾过程中的摩擦压降变化。结果表明:换热管径尺度微型化使相同条件下的管内压降剧烈上升,质量流率对压降的影响最显著;热流密度的增加对压降的影响很小,几乎为零; R290不同饱和温度物性的改变是造成其不同温度时压降特性差异的主要原因,随着饱和温度的升高,摩擦压降变小;压降随着干度的变化在某个干度存在极值。     

微通道内液体流动和传热研究进展

随着尺度的微细化,微通道内液体的流动和传热出现了不同于常规尺度的现象。液体流动的Re、传热Nu和摩擦常数C等都出现了新的变化规律。许多在常规尺度下不重要的因素如黏性耗散、轴向热传导和表面浸润性等都开始变的突出。研究流体在微通道的流动和传热规律,具有重要的现实意义。对微通道内液体的流动和传热研究进行了总结,尤其是对微通道内液体的黏性耗散进行了详细的分析。     

聚光条件下螺旋式微通道散热器传热性能研究

基于高倍聚光砷化镓电池冷却问题,研究螺旋式微通道散热器结构尺寸、冷却水流速等参数对光伏光热系统性能的影响,得到了系统热、电效率随高导热陶瓷基板(PCB板)尺寸、流道圈数的变化规律。研究表明:PCB板尺寸对电池表面温度影响较小,当其长度为30~127 mm时,随着长度的增加系统热效率降低,电效率升高,总效率降低幅度小于1%;随着流道圈数的增加,电池表面温度、系统热效率及总效率先迅速降低后再缓慢升高,电效率则相反;在直射辐照度(DNI)为1000 W/m2、聚光倍数为811X条件下,微通道螺旋圈数为6圈时,可得到较高的电效率和冷却效果,当流速为0.55 m/s时,电池表面平均温度为79.34℃,出口流体温度为68.32℃,可作为膜蒸馏系统驱动热源。该研究对砷化镓电池微通道散热器优化、提高光伏光热系统综合效率,实现能源梯级利用提供理论依据。     

微通道尺寸对甲烷蒸汽重整性能的影响

联合使用可计算表面反应的化学反应动力学软件CHEMKIN4.0和CFD软件,对平板微反应器中Ni催化剂涂层上的甲烷蒸汽重整制合成气进行了数值计算,并结合表面活性组分的分布分析了微通道长度、高度对蒸汽重整性能的影响.计算结果表明:甲烷蒸汽重整受CO(S)的解吸速率控制;反应通道高度减小,从而减少反应物和产物在通道中扩散所需要的时间并增大反应控制组分CO(S)的表面覆盖率,使得甲烷的转化率和产物中的氢含量提高;反应通道长度增大,反应物与催化剂的接触时间延长,甲烷的转化率和氢含量提高.这对进行微通道甲烷蒸汽重整的实验研究以及平板微通道反应器的设计和优化提供了理论依据.     

纵向涡发生器几何参数对微通道流动传热特性的影响研究

为增强微通道的流动和换热特性,对微通道结合纵向涡发生器进行了数值模拟,分析不同雷诺数下纵向涡发生器的长度、横向间隙对微通道流动与换热性能指标的影响。结果表明:在进口速度为0.5～2 m/s时,雷诺数的增加会引起微通道内的换热性能增强,摩擦因子减小及综合传热性减小;涡发生器长度对换热影响较小,但增加涡发生器长度会引起阻力增加,横向间距对阻力影响较小,但增加横向间距会引起换热性能提高;涡发生器长度为0.30～0.40 mm时综合因子为0.94～1.21,横向间隙为0.1～0.5 mm时综合因子为0.88～1.17;纵向涡发生器长度为0.3 mm和横向间隙为0.5 mm时,有利于综合传热性能的提高。在低雷诺数时微通道结合纵向涡发生器的强化传热和综合传热因子要比高雷诺数时好。     

激光加工微凹坑表面对缸套-活塞环摩擦性能的影响

研究了激光加工微凹坑对缸套-活塞环摩擦特性的影响,通过改变激光微凹坑参数,加工出具有不同微凹坑表面形貌的缸套试件,并对表面形貌进行了测量和表征,基于台架试验获取了试验过程中的缸套-活塞环间的摩擦力、温度和缸套磨损量等参数.将试验结果与表面形貌表征结果结合,研究表面形貌参数与摩擦学特性的关系.定量分析了三维表面形貌参数Sa、Sp、Sv、Vmp、Vmc、Vvv和Spc与摩擦学特性的关系,并给出了可以改善摩擦学特性的参数最佳范围,为表面形貌优化设计提供了依据.     

三角形微通道饱和沸腾传热系数的预测

基于以丙酮为工质的三角形截面微通道饱和沸腾传热的实验数据,通过最小二乘法对实验数据进行参数拟合,得到一组新的经验参数,结合Thome提出的预测圆形截面微通道饱和沸腾传热系数的三区模型,对微通道饱和沸腾的传热系数进行了预测。结果表明:该三区模型可以较好地预测出传热系数随着干度的变化趋势,并得到90.04%的实验值和预测值误差在30%之内,吻合度较好。     

微通道内单相流流动特性的实验研究进展

基于微小/微通道内的流动特性,概述了目前国内外关于微小/微换热器中采用不同管道截面类型(圆形,矩形,梯形等)时的单相流流动特性的实验研究进展,总结了微小/微通道内的流体流动规律,指出影响其流动特性的主要因素是粗糙度,层流向湍流的转折提前以及实验数据处理方式,并给出了下一步的工作建议.     

流向微槽对涡轮叶片冷却通道内流动及换热特性的影响分析

在综合流向微槽表面流动及传热特性的基础上，结合涡轮叶冷却通道内的流动和换热特性，提出了将流向微槽表面应用于涡轮叶片的冷却通道，分析研究流向微槽的影响，以期为涡轮叶片的冷却寻找更有效的技术。