恒热流工况下管内对流换热(火用)传递特性

从管内传热与流动的特点出发,基于热力学第一、第二定律和非平衡热力学理论,对壁面恒热流工况下,管内充分发展段对流换热的火用传递过程进行了研究,定义了对流换热传火用系数、火用流密度、传火用Nusselt数和对流换热火用传递方程,并导出相应的计算式;讨论了Reynolds数、量纲1热通量和不同截面位置等参数对对流换热火用传递过程的影响;最后将传火用和传热的结果进行了比较.     

Pool boiling of nanoparticle-modified surface with interlaced wettability

ABSTRACT: This study investigated the pool boiling heat transfer under heating surfaces with various interlaced wettability. Nano-silica particles were used as the coating element to vary the interlaced wettability of the surface. The experimental results revealed that when the wettability of a surface is uniform, the critical heat flux increases with the more wettable surface; however, when the wettability of a surface is modified interlacedly, regardless of whether the modified region becomes more hydrophilic or hydrophobic, the critical heat flux is consistently higher than that of the isotropic surface. In addition, this study observed that critical heat flux was higher when the contact angle difference between the plain surface and the modified region was smaller.     

复合中空热管冷凝侧传热特性

复合中空热管能够有效解决普通重力热管换热设备的酸露点腐蚀问题,在回收低温烟气（<200℃）余热领域有重要的应用。建立了复合中空热管传热实验平台,对复合中空热管冷凝侧传热特性进行了实验研究。实验所用热管管长1080mm,不锈钢材质,工作介质为甲醇;热管蒸发侧和冷凝侧分别采用电加热和水冷却方式,K型热电偶被用于测量管壁温度和冷却水进出口温度,真空压力传感器测量管内蒸气饱和压力;研究了充液率（15%≤V+≤40%）和蒸发侧热流密度（9.48kW/m2≤q≤37.91kW/m2）对冷凝侧传热特性的影响。结果表明：当充液率为20%时,复合中空热管冷凝侧均温性能最好,冷凝侧换热系数最大,传热性能最佳;随着蒸发侧热流密度的增大,复合中空热管有效冷凝长度增大,冷凝侧换热系数增大。实验研究为工业应用提供了基础。     

自然工质R290与R22滴状凝结换热特性的对比分析

通过对自然工质R290与传统工质R22滴状凝结换热特性的对比分析得出,表面过冷度要远大于蒸气饱和温度对直接凝结长大小液滴的最小半径和临界半径的影响,过冷度越大,小液滴半径和临界半径越小,R290的小液滴半径和临界半径与R22的相比相差不大。通过R290与R22制冷工质单个液滴的传热量随着接触角的增加呈现出先增加后减小的变化趋势,存在最大值。通过单个液滴的传热量随着表面过冷度的增加而增大,随着饱和温度的升高而减小,通过R290单个液滴的传热量要明显大于通过R22单个液滴的传热量。通过R290与R22滴状凝结换热表面的热通量随接触角的变化具有最大值,存在最佳的接触角。R290滴状凝结换热的热通量要明显大于R22滴状凝结换热的热通量。     

竖直圆管内纳米流体自然对流沸腾的临界热通量研究

对大气压下纳米流体在竖直细小圆管内自然对流沸腾特性和临界热通量(CHF)进行了试验研究.工质使用了水和水-氧化铜的纳米流体.试验中加热管长L=200～500 mm,管径d =2.1～5.4 mm和纳米流体浓度=0.1～1.0 %(wt).试验主要研究了不同浓度的纳米流体对CHF的影响.试验结果表明:相对于纯水而言,随着纳米浓度的增加,纳米流体的沸腾特性有所劣化,这主要是因为纳米颗粒在传热面上形成吸附层降低了传热表面的粗糙度,减少了表面活性核化密度,增加了传热面热阻,因此降低了传热能力.随着纳米浓度的增加,纳米流体的临界热通量也随之增加.纳米流体的临界热通量不仅与管长与管径比有关,而且还与纳米浓度有关;氧化铜颗粒质量浓度为1 %(wt)的纳米流体的CHF比纯水的增加了30%以上.     

假塑性高粘流体垂直管内流动沸腾CHF

以ＣＭＣ水溶液为介质，对高粘幂律流体进行了垂直管内流动沸腾超临界热流的研究。测定了３１组临界热流数据，建立了临界热流关联式。计算值与实验值的偏差为１７．７％。     

内加热式螺旋流流动沸腾传热研究

本文研究了内加热式螺旋流流动沸腾传热的传热性能与临界热通量问题，提出了有旁流和无旁流时沸腾传热系数的计算方法，并进行了验证。     

Heat transfer mechanism due to particle convection in circulating fluidized bed

The nature of heat transfer in circulating fluidized beds (CFBs) by particle convection was revealed from the experimental results of the particle flux in the lateral direction. As particles contact and rebound from the heat transfer surface because of their lateral motion, they establish a large local temperature gradient. Heat from particles is then transferred primarily through the gas to the heat transfer surface. The data of the lateral particle flux provide a basis to establish a model of heat transfer in CFBs.     

变截面翅片通道内过冷沸腾可视化试验

以水为介质,对三角多孔翅片（TP）和横排锯齿翅片（TDS）两种变截面翅片通道的过冷沸腾进行了可视化试验。研究了体积流量、过冷度与热通量对过冷沸腾起始位置的影响,通过观察变截面翅片流道内单个气泡形成、生长与合并或脱离的过程,对比分析两种变截面翅片对流沸腾传热强化机理。试验结果表明：TDS翅片通道内气泡从出现到消失的平均周期约为TP翅片的一半;过冷沸腾起始位置随着体积流量的增大,逐渐向流道出口处移动;而随着热通量的增大和过冷度的减小逐渐靠近流道入口处;过冷度对过冷沸腾起始位置的影响比热通量对其的影响更大。     

气扫式膜蒸馏传质传热过程

对气扫式膜蒸馏（SGMD）的热量和质量传递机理进行了研究,建立了该过程的热量和质量传递模型,并对模型进行了计算,得出了吹扫气流速、组件长度、进料流速和进料温度对膜通量的影响。通过实验对模型计算结果进行了验证。实验结果表明模型计算值与实验值非常接近。随吹扫气流速的增大,通量先增加然后趋近于平衡。组件长度越短通量越高。进料流速对通量的影响很小,随膜丝内Reynolds数的增加,通量稍有增加,随进料温度的升高,通量呈指数倍增加。     

顺流管式换热器的换热性能

以顺流管式换热器为研究对象,应用GB151-1999(管壳式换热器)中的设计规范,建立数学模型;通过计算热通量Q,换热效率E,换热系数U,以及换热温差T,验证所选用的数学模型是正确的,为该管型的换热器设计提供理论依据。     

非均匀润湿性微通道表面池沸腾换热特性

采用高温热氧化与表面改性技术并结合电火花线切割工艺在紫铜表面制备了3类非均匀润湿性微通道表面,微通道顶部接触角分别为8.6°、88.1°、156.1°,通道内部接触角为113.2°。经饱和池沸腾试验表明,具有超亲水性顶部（θ=8.6°）和超疏水顶部（θ=156.1°）的微通道表面临界热通量分别较紫铜表面（θ=88.1°）提高了61%和35%,最大传热系数分别提高了2.3倍和6倍。气泡动力学可视化研究表明：非均匀润湿结构能够显著抑制气泡的合并与团聚,使得气泡之间存在的间隙成为液体补充路径,这是临界热通量提高的主要机理。     

DETERMINATION OF THE EVAPORATION OF WATER DURING WOOD DRYING BY MEANS OF HEAT FLUX MEASUREMENT

ABSTRACT

Since the only measured value that is derived from the wood for controlling the kiln drying process is the mean moisture content, it is essential to develop new techniques for the measurement of additional process parameters. When the drying rate, which could be such an additional parameter, is seen in conjunction with other process variables, conclusions on the instantaneous drying behaviour of the wood are possible. A simple and practical way for determining the drying rate is based on the relationship between the drying rate and the heat-flux for evaporation. A measurement of the heat-flux by means of a heat-flux sensor allows the calculation of the drying rate.     

仿植物蒸腾作用的高热流密度散热的研究

仿照植物蒸腾作用原理,利用毛细结构和相变技术研究高热流密度的散热问题。以发光二极管（Light Emitting Diode,LED）作为散热对象、乙醇溶液作为相变工质,考察了不同种类毛细材料特性和材料厚度对散热效果的影响。实验结果表明,毛毡材料价格便宜、加工方便,能够把LED的温度降到80℃。毛毡材料的厚度以8~12 mm为宜,乙醇溶液体积分数在80%以上散热效果更佳。     

用于高热通量电子散热的平板环路重力热管

为解决高热通量电子设备散热问题,设计一套蒸发器上下表面由多个方柱相连的平板型环路重力热管（LGHP）。通过实验研究其换热性能,包括在不同加热功率下平板热管的传热特性及均温特性,以及蒸发器摆放方式和不同种工质对平板热管传热性能的影响。实验结果表明,环路热管工质采用R134a的工作性能比R600a好,平板竖直放置比水平放置好。采用R134a且竖直放置时,其临界热通量（CHF）可达212.3 kW/m²,对应传热系数为16.2 kW/（m²·K）。该平板换热器可以保证电子设备工作温度不超过60℃,且运行过程中平板蒸发器与热源接触的壁面各测点间除出口处外温度差值小于5℃,均温性能优异。     

被动式直接甲醇燃料电池内部温度和热通量的同步在线测量

为了深入研究燃料电池内部传热传质之间的关系,以自制的薄膜传感器为测量单元,实现了燃料电池内部温度和热通量的同步在线测量。实验结果表明自制的薄膜传感器可以测量膜电极表面的瞬态变化,且传感器对电池性能的影响较小;同步测量的数据显示,放电过程中温度的动态响应要迟于热流的动态响应,由于膜电极热导率的变化以及甲醇窜流的影响,相对于温度的阶跃变化,热通量呈现持续变化的趋势。     

液氮过冷沸腾壁面换热特性的数值研究

应用计算流体力学(CFD)研究手段,对液氮过冷沸腾过程进行了模拟。系统分析了过冷沸腾壁面换热过程中存在的各传热模式,得到3部分热流沿管长的分布规律。计算结果表明,在过冷沸腾后期,蒸发热流成为壁面换热的主要模式。同时,就壁面热流密度的变化对3部分热流的影响进行了分析。随着壁面热流的增加,过冷沸腾出口处淬火热流和对流热流将减小,只有蒸发热流增大,且所占总热流份额绝对占优,壁面热流的增加促进了沸腾换热。