窄环隙流道冷却传热特性实验与仿真研究

用实验与仿真的方法对6个不同尺寸的环隙流道进行了单相冷却传热研究.实验表明:窄环隙流道内强迫对流换热与常规流道不同,紊流区明显提前,尺寸为0.94 mm的流道只有紊流区;窄环隙流道对换热起强化、抑制的双重作用.仿真与实验结果符合较好,仿真表明芯管内径变化对窄环隙流道换热有一定影响.     

双侧加热窄环隙流道强迫对流换热

本文用一回路水对竖直窄环隙流道进行了双侧加热强迫对流换热实验，将双侧加热和单侧加热时的换热特性进行了对比分析。结果表明，双侧加热使流道内侧的换热得到加强，而外侧换热却受到削弱，具有与单侧加热时相似的变化规律，综合因素影响使换热量基本保持不变。     

窄环隙内强迫对流换热特性的实验研究

对窄环隙内强迫对流换热特性进行了实验研究。实验结果表明,在紊流区窄环隙可以强化换热;当Re<150时,发生传热恶化。对窄环隙内加热流体和冷却流体强迫对流换热特性进行分析,可以为窄环隙内对流换热的进一步研究提供基础。     

窄环隙内单相对流换热的实验研究

鉴于流体在小尺度流道内流动换热时所表现出的特殊性 ,对水在竖直环隙内受迫流动时的单相对流换热特性进行了实验研究 ,两组实验件的环隙宽度分别为 0 9mm和 2 4mm。实验结果表明 ,窄环隙可以对单相对流换热起到强化作用 ,但较 2 4mm环隙而言 ,0 9mm环隙不但不能进一步强化换热 ,反而削弱了环隙的强化换热作用     

窄环隙内强迫流动阻力特性的实验研究

鉴于流体在小尺度流道内流动时所表现出的特殊性，对水在竖直环隙内受迫流动状况下单相对流换热时的流动阻力特性进行了实验研究。实验结果表明，雷诺数在900-1100时流态便开始向紊流转变，摩擦阻力压降的大小与加热方式和换热温差的关系很小，而主要取决于质量流速和环隙宽度比值的大小。     

在双面加热的窄缝环形流道中流动沸腾换热研究

在窄缝流道内发生沸腾换热现象时,由于沸腾产生的汽泡受窄缝流道的限制,受压变形而消除了汽泡表面张力对传热的影响。因此对此现象进行基础性理论研究具有很重要的意义。本文在常压下用蒸馏水对窄缝间隙为 0.75mm的垂直环形流道,进行了流动沸腾传热实验研究。实验段的有效加热长度为 900mm,其加热方式为内外侧双面加热,实验的流量变化范围在 1.67× 10－ 5～ 5.83× 10－ 5m3/s。通过实验得到了在不同质量流速和热流密度下双面加热的窄缝流道中内外侧沸腾换热系数随干度变化的分布和特点。研究结果表明,由于在窄缝流道中存在着大量的运动聚合受压变形汽泡,因此使内外侧沸腾换热系数都很高 (可达 105W· m－ 2· K－ 1以上 )。     

竖直环隙流道内沸腾换热启动时的动态特性

对常压下竖直环隙流道内沸腾换热启动阶段壁温的瞬态变化特性和流动不稳定性进行了实验研究。结果表明环隙流道壁温变化经历跃升回落、各截面平均温度基本不变和快速和快速升三个阶段，存在强烈的流动不稳定性和壁温波动，并伴随着局部干湿交替现象。产生流动不稳定性的主要原因是流道中间歇生成长聚合汽泡，引起介质的突然加速、停滞或倒流。影响壁温波动的主要因素有环隙宽度、加热热流密度、初始水温、进出口附近大容积液体的过冷     

窄通道中过冷沸腾汽-液界面凝结换热系数

采用高速摄像仪以5 000 fps的拍摄速度对竖直矩形窄缝流道内过冷沸腾的汽泡凝结过程进行可视化研究,结合相应的理论分析,并考虑对流换热以及热边界层增厚对凝结换热的影响,得到了无量纲汽泡直径β和界面凝结换热努塞尔特数Nu及其影响因素之间的关系式.与实验数据比较,预测误差在±25%以内.     

窄缝环形通道内流动阻力特性的实验研究

分别在换热和冷态条件下,对水平、竖直向上和竖直向下3个流动方向的窄缝环形通道进行了流动摩擦阻力实验研究.实验发现窄缝通道内流态转变点比普通流道有所提前.将实验结果与传统的阻力计算公式进行对比,分析了换热温差及流动方向对摩擦阻力的影响,对窄缝环形通道内阻力特性进行了探讨.     

窄缝环形流道单相摩擦阻力特性实验研究

以水为工质,对间隙为0．57～3．08mm的水平窄缝环形流道阻力特性进行了实验研究,实验范围包括层流区和紊流区,仔细观察测量了流态转捩点,将实验结果与传统的阻力计算公式进行了对比,分析了流道几何尺寸和偏心度对阻力特性的影响。结果发现,紊流区阻力与普通流道基本相同,但层流区阻力的数值和变化趋势在流道间隙比较小时与理论值之间存在明显差异,流态转捩点也有所提前。     

Experimental study on convective boiling heat transfer in narrow-gap annulus tubes

Since convective boiling or highly subcooled single-phase forced convection in micro-channels is an effective cooling mechanism with a wide range of applications, more experimental and theoretical studies are required to explain and verify the forced convection heat transfer phenomenon in narrow channels. In this experimental study, we model the convective boiling behavior of water with low latent heat substance Freon 113 (R-113), with the purpose of saving power consumption and visualizing experiments. Both heat transfer and pressure drop characteristics were measured in subcooled and saturated concentric narrow gap forced convection boiling. Data were obtained to qualitatively identify the effects of gap size, pressure, flow rate and wall superheat on boiling regimes and the transition between various regimes. Some significant differences from unconfined forced convection boiling were found, and also, the flow patterns in narrow vertical annulus tubes have been studied quantitatively.     

环形窄缝双面加热通道内欠热沸腾传热实验研究

在压力0.84～6.09 MPa、质量流速41.9～300.2 kg/(m2·s)、热流密度2.61～114.41 kw/m2范围内,以去离子水为工质,对间隙为1.5 mm环形窄通道实验段竖直向上流动的欠热沸腾传热特性进行了实验研究,得出了适用环形窄缝通道的欠热沸腾传热经验关系式。     

光滑方环管内超临界水流动与传热特性数值计算研究

采用CFD数值模拟方法对光滑方环管内超临界水流动与传热特性进行初步研究。计算结果表明,光滑方环管内超临界水的传热特性存在强烈的周向不均匀性,角通道处的传热状况较窄通道处的好,角通道处的加热壁面温度低于同一截面上窄通道处的加热壁面温度。周向传热不均匀因子随主流焓的增加而增加,在拟临界点附近增长的速度最快。造成方环管内超临界水传热周向非均匀的原因主要是流道的形状。超临界水冷堆中,窄通道处最易出现传热恶化,在堆芯设计中需给予更多关注。     

竖直矩形窄缝通道内过冷沸腾传热特性的实验研究

以去离子水为工质,在进口压力为0.1~0.3 MPa、质量流速为200~1400 kg?m-2?s-1、热流密度为20~320 kW?m-2的参数范围内,对截面参数为50 mm×2 mm的竖直矩形窄缝通道展开了传热实验研究。实验获得通道内部工质由单相状态到过冷沸腾状态的传热过程曲线,将过冷沸腾段实验值与8个经验公式提供的预测值进行了对比与分析,采用相似原理以及回归分析法,建立了适用于竖直矩形窄缝通道的过冷沸腾准则关系式。研究结果表明,在竖直矩形窄缝通道内,热流密度对过冷沸腾传热具有主导作用;对于本实验的窄缝通道,Bertsch传热公式对于过冷沸腾段的预测效果相较于其他公式更好,本研究所建立的准则关系式与实验数据符合良好。因此,本研究建立的公式能够用于竖直矩形窄缝通道过冷沸腾传热系数的预测。      

双侧加热环形窄缝通道内单相水的流动传热特性研究

对环形窄缝通道内单相水在双面处于不同的加热热流密度情况下的对流换热特性进行了数值计算.计算结果表明,环形通道内、外壁加热热流密度比值的不同,对环形通道内、外壁与单相水的对流换热特性有着显著的影响.内、外壁面加热热流密度比值较小时,内壁的换热强于外壁的换热,随着内壁加热热流密度的增大,外壁的换热得到增强.但是,当内、外壁加热热流密度比值增加到一定程度时,外壁的对流换热特性将超过内壁的对流换热特性,与文献报道的实验结果一致.此外,环缝间隙的减小将导致环形通道的换热性能下降.     

环形狭缝通道内干涸后传热研究

以去离子水为工质的高温流体 ,由下向上流过电加热内、外管壁间的环形狭缝 ,对同心竖直环形狭缝进行了干涸后换热试验研究。试验结果表明 :环形缝隙中的干涸后换热 ,与普通环形通道中的换热有着明显不同。试验中发现在相同热流密度下内管换热能力大于外管。应用Groeneveld公式 ,拟给出适合试验数据的换热公式。在试验的基础上 ,对内外管中较大的热流密度 ,与内外管热流密度的平均值的比值建立变量 ,并应用多元线性回归方法 ,建立了适合工程实际应用的环形狭缝通道干涸后传热计算经验关联式。