热管式降膜吸收器波动降膜传热传质过程研究

本文对升温型吸收热泵热管式降膜吸收器溶液吸收传热传质并通过热管移出吸收热的过程进行了数值研究。根据所求得的波动膜流解及建立的数学模型,通过求解热管加热段外壁面溶液波动降膜传递方程和热管传热方程,研究了膜雷诺数。低位余热温度、输出热温度等因素对传热传质过程的影响,对今后的研究工作提出了新的见解。     

热管式溶液吸收器传热传质过程的数值模拟

本文首次利用水重力热管，以溴化锂水溶液为工质，对在热管外壁面上溶液降膜吸收水蒸气并移出吸收热的传热传质过程进行了数值模拟。结果表明，在一定条件下，所需热管加热段长度随膜雷诺数的增加而增加，随输出热温度的提高而减小，并且降膜平均传热和传质系数随膜雷诺数的增加而降低；利用热管作为吸收器的传热传质元件，其传热温差很小，但在较大浓差和较大雷诺数下，所需热管加热段长度太长。在热管外壁面上的溶液降膜吸收过程有待强化，以使吸收过程产生的热量与热管的传热能力相匹配。     

螺旋槽管的污垢特性及其防垢性能实验研究

通过实验测定了螺旋槽管内的结垢情况,并与光滑管进行了比较.实验中定时测定了螺旋槽管和光滑管的传热阻力,分别描绘了螺旋槽管和光滑管的结垢曲线.实验结果显示轧槽管的污垢热阻约为光滑管的0.52～0.88倍.与光滑管相比,螺旋槽管具有较低的污垢热阻,且热阻与时间的关系能够用污垢曲线模型具有蕴育期来解释.实验结果显示螺旋槽管的污垢渐近线值约为光滑管的52%～70%,并且污垢热阻随着流速增大显著减小,螺旋槽管的污垢热阻是流速的强函数.当其它参数不变,流速从0.25 m/s 增大到 0.75 m/s时,污垢热阻减小到原来的66.7%.努塞尔特准数值约为光滑管的1.8倍.     

溴化锂水溶液在小雷诺数下降膜吸收的传热和传质

本文对小雷诺数下溴化锂水溶液的降膜吸收进行了研究。作者先根据无泵溴化锂吸收式制冷机组吸收器的工作特点提出了假设,建立了模型和微分方程式,从理论上求取了吸收过程的总传热系数和传质系数。 为验证模型的正确性,作者设计制作了一套单管吸收试验装置,进行了试验,取得了数据。采用逐段计算法由电脑对数据进行了处理。得到了实标吸收过程的总传热系数和传质系数。 模型分析所得的总传热系数和传质系数与试验所得的实测值基本一致,从而证明了模型分析的正确性。所得的传热系数和传质系数可作为设计无泵溴化锂制冷机组吸收器时参考。     

重力热管换热特性数值模拟

基于计算流体力学软件(CFD)建立重力热管(TPCT)数值模型,将数值结果与实验进行对比,进而探讨加热功率和充液率对重力热管传热性能的影响.将已发展的传热传质关系式转化为相应控制方程源项,通过自定义函数(UDF)实现重力热管内部相变过程中的传热传质过程,试图建立一个包含两相流与相变过程的重力热管CFD模型.结果表明:通过CFD数值方法可较好地模拟重力热管内部复杂的流动与传热过程;在加热功率为12~60 W内,重力热管的等效对流换热系数随加热功率增大而增大;在充液率为30%~60%范围内,重力热管的等效对流传热系数均随充液率增加而减小,当充液率为30%时,重力热管换热性能较好.     

PV-SAHP/HP复合系统不同运行模式下系统性能的实验研究

为拓展太阳能的利用方式,减少能源消耗,将光伏-太阳能热泵与热管进行有机结合,提出了光伏-太阳能热泵/热管复合系统的思想;设计并搭建了光伏-太阳能热泵/热管复合系统实验测试平台,对热管单独运行和热泵单独运行模式下系统的性能进行了实验研究.结果表明,在热管单独运行模式下,系统的日平均光热效率低于普通的PV/T系统;而热泵单独运行模式下,系统具有较高的日平均光热效率及热泵的性能系数.     

常用微型热管的特性比较

常用的微型热管主要有脉动热管、微槽平板热管和环路热管.当前对脉动热管的研究主要通过实验观察,实验数据不足,尚不能完全明确脉动热管的运行和传热的机理.对微槽平板热管的传热传质机理仍缺少深入而准确的了解,也未建立起工作极限参数,缺少可靠的计算与设计方法.环路热管是一种采用两相流技术的新型传热装置,经过近30年的发展,技术已趋成熟.     

高温热管翅强化管内换热的数值模拟

将高温热管翅作为翅片强化换热的设备,可以大大地提高换热器的传热能力。为预测高温热管翅强化传热性能,推动高温热管翅的开发与应用,将12根高温热管翅的冷凝段排成2排置于管道内组成换热设备。运用FLUENT软件,选用TGrid网格技术方法、k-ε湍流模型、SIMPLE压力-速度耦合方法对该换热设备进行数值模拟计算。数值模拟结果直观地表征了高温热管翅强化管内换热的温度场、速度场以及对流换热系数场;表明管道换热设备内因为有了高温热管翅,流动速度加大,表面换热能力加强。第1排热管翅的换热系数高于第2排热管翅的换热系数。随流量的增加,对流换热系数增大。数值计算结果与实验结果进行比较,表明理论值与实验值的基本趋势相吻合。     

两相闭式热虹吸管的强化传热

介绍了在蒸发段内置铜弹簧的两相闭式热虹吸管(强化管)新型结构.研究强化管的传热性能,并与光滑管进行了比较.在实验中强化管与光滑管的蒸发段充满了去离子水,并测定强化管与光滑管在200 W、275 W、350 W、425 W、500 W加热功率下的传热性能.结果表明:强化管在蒸发段与冷凝段的温差比光滑管的低,且温度分布较为均匀.根据实验数据,强化管的等效对流传热系数比光滑管的增加了10%～15%,传热效率提高了8%～14%.最后对强化管实验数据进行回归整理,得到内置弹簧的强化管的等效对流换热系数与加热功率的关系式.     

碳纳米流体特性及其在重力热管内的传热

采用阿拉伯胶辅助分散法制备了一种新型的纳米流体--碳纳米管 水纳米流体,并以其为工质在以铜为管壳的一种新型重力热管内进行了传热实验研究.制备和实验结果表明,碳纳米管 水纳米流体的导热系数比基液水约增加了30％～50％,导热能力明显增强;这种纳米流体黏度低,流动性好,制备过程简单,可用于大规模生产;纳米流体重力热管加热段沸腾换热弱化了纳米流体的稳定性对热管传热性能的影响,实现了纳米流体与重力热管的优势互补;以该纳米流体为工质的重力热管的内热阻比水小,并且随着传输功率的提高,热管总热阻逐渐减小,传热性能逐渐提高.     

微小矩形多槽道平板热管的传热性能

开发了一种微小矩形多槽道平板热管,并阐述了此种热管的结构、原理,推导出了其理论毛细极限。通过实验分析了工作温度、充液率、不同工作介质和倾角等因素对该热管传热性能的影响,得到冷凝段及蒸发段表面传热系数的实验关联式,可用于指导工程设计。研究表明,微小矩形多槽道平板热管具有高传热特性,在电子器件冷却等方面有良好的应用前景。     

热管性能评价准则探讨

传统评价热管的传热性能的方法是比较热管的等效导热系数(有效寻热系数、当量导热系数、相当导热系数)的大小,其不足之处是几何因素与传热因素混在一起来评定传热性能。为此,在剖析传统评价热管的传热性能的方法的基础上,提出了用等效对流换热系数来评价热管性能,等效对流换热系数客观地描述了热管综合的传热能力,其值的大小可以作为判断热管传热性能优劣的标准。同时建立了相应的理论模型,从而使对热管性能的评价更加完善、更加合理。     

传热管轴向导热影响的分析

通过数值计算方法对传热管轴向导热的影响进行了分析，得出了不考虑轴向导热时传热系数和冷凝侧换热系数的误差，以及传热管示同在考虑国导热影响时的差别，并得出了材质导热系数较小时忽略轴向导热影响所起误差增大的结论。为客观评价传热管的传热性能提供了一定依据。     

小型平板热管的传热特性

以丙酮、乙醇和水为工质,对小型平板热管在充液率为20%~90%的传热性能进行了实验研究。测量了热管蒸发段和冷凝段管壁、加热和冷却风道进、出口截面等处的温度分布,计算了传热量和传热系数。根据实验结果总结出了工质、充液量和热流密度对热管传热系数的影响。得出该平板热管以乙醇为工质的传热性能最好,传热极限qmax为16~17 kW/m2,最佳充液率为50%,并给出平均传热系数综合关联式。实验结果可供工程设计参考。     

空气源热泵建模与单级蓄热器仿真选型

针对空气源热泵工作时能效比会随着气温下降而明显降低的问题,在空气源热泵上增加了一级蓄热装置。在MATLAB下对单级蓄热器空气源热泵进行仿真,结果表明增加蓄热装置可以平衡空气源热泵的能效比。以太原最冷月统计24 h平均温度为前提,模拟蓄热器在不同质量的蓄热材料、不同长度的蓄热管和放热管下的不同表现。仿真结果表明,最优换热材料质量为170 kg,蓄热管为30 m,放热管为8 m。     

入射角对径向热管换热器性能影响的数值模拟

利用FLUENT软件对径向热管换热器壳程进行模拟计算,在入口烟气质量流量不变的基础上,在0°～65°范围内逐渐改变烟气入射角,分析换热量、压降和单位压降换热系数的变化规律。结果显示:随着烟气入射角的增大,入射角小于45°时,换热量偏差基本不变,压降偏差逐渐减小,而单位压降换热系数逐渐增大,并在约45°时达到最大,此时换热器整体性能最好;大于45°后,换热量偏差明显增大;压降偏差急剧增大,压力损失增加,而单位压降换热系数急剧减小,换热器性能恶化。将模拟结果与测试结果进行比较,误差在5%以内。     

热管换热器热传递矩阵及热管换热器传热效率

本文提出了热管换热器热传递矩阵的概念.用热传递矩阵相似关系,推导出了热管换热器传热效率计算式.并讨论了极限情况下的热管换热器效率表达形式.     

热管技术研究、发展与工业应用

介绍了一些热管技术在工程的典型应用，包括废热回收设备和工业过程设备．水碳钢热管技术在许多工程领域都得到了成功应用,如：用于废热回收、节能与环境保护的空气预热器和废热锅炉．液态金属高温热管技术在过程装备得到了广泛应用。高温热空气发生器和热管技术在化学反应器中也能发挥作用，如在氨合成塔中的应用．热管技术的成功应用是建立在热管技术的基础研究之上的，这些研究包括：热管内汽液两相流动与传热、热管传热极限、热管传热强化和热管材料相容性与热管的寿命等方面理论和实验研究．高效传热与传质的热管设备在许多工程应用领域将会得到越来越重要的应用．