高压电场强化空气对流传热实验及其数值模拟

以空气为实验介质,对水平光管、横纹管、缩放管和螺旋槽管的强制对流传热进行了高压电场强化实验,研究了高压电场强化传热的一些基本规律。实验验证了当外加高压大于15 kV后,对强制对流传热有较好的综合传热效果,最大强化率达2.8,而阻力系数的增大倍数在1.5—1.9。并对横纹管进行了数值模拟,从场协同的角度研究了速度场与温度场夹角对传热膜系数的影响。结果表明,速度、温度梯度的大小,及两者夹角的余弦值均会影响传热效果,在三者的值都是最大的位置,其传热膜系数也最大。     

LiCl溶液垂直管外降膜发生效果的实验

为了探究LiCl水溶液在低位太阳能吸收式制冷系统中的发生过程中的传热传质效果,在降膜发生实验装置基础上研究了LiCl水溶液在垂直管外降膜发生的传热传质过程。阐述了不同运行工况如不同的热水和溶液的流量、热源的温度、溶液的浓度和系统压力对LiCl水溶液发生过程传热传质效果的影响。同时也进行了相同工况下LiBr水溶液的对比实验。结果表明相同运行工况下LiCl水溶液降膜发生过程和LiBr水溶液的降膜发生过程有着相似的变化规律。虽然LiCl水溶液的垂直降膜发生速率略低于LiBr水溶液,但传质效果相差不大,LiCl溶液的低运行浓度有利于循环热力性能的提升。     

LiCl溶液垂直管外降膜发生效果的实验

为了探究LiCl水溶液在低位太阳能吸收式制冷系统中的发生过程中的传热传质效果,在降膜发生实验装置基础上研究了LiCl水溶液在垂直管外降膜发生的传热传质过程。阐述了不同运行工况如不同的热水和溶液的流量、热源的温度、溶液的浓度和系统压力对LiCl水溶液发生过程传热传质效果的影响。同时也进行了相同工况下LiBr水溶液的对比实验。结果表明相同运行工况下LiCl水溶液降膜发生过程和LiBr水溶液的降膜发生过程有着相似的变化规律。虽然LiCl水溶液的垂直降膜发生速率略低于LiBr水溶液,但传质效果相差不大,LiCl溶液的低运行浓度有利于循环热力性能的提升。     

横纹槽管结构优化的正交数值模拟试验研究

运用正交试验法设计了横纹槽管结构优化的试验,试验运用数值模拟方法进行,采用标准K-ε方程湍流模型和速度分布两层模型进行模拟计算,研究了横纹槽管结构参数e/d,p/d, a/e和流动Reynolds数对热阻力性能的影响.试验结果表明：在试验参数范围内,影响横纹槽管综合传热性能的主要结构参数为肋节距p/d和肋形a/e,而肋高e/d影响较小,并且传热综合因子随流动Reynolds数增大而迅速降低.通过分析正交试验结果,提出了较佳横纹槽管管型.     

横纹槽管管外强化传热数值模拟与场协同分析

利用FLUENT软件对横纹槽管和光管水平管外的对流传热进行了数值模拟,并比较两种管的换热特性。结果表明,在相同条件下,横纹槽管外侧换热系数是光管的1.2～1.5倍,且随着Re的增加,倍数值逐渐减小。最后应用场协同理论,从局部换热角度分析其强化机理。分析结果说明横纹槽管外侧换热得到强化的原因是协同程度随其周围的速度场与温度场之间夹角的变化而改变。     

电场强化夹套间不同构造管对流传热研究

文中以空气为工质,对水平光管、横纹管、花瓣管在夹套间的强制对流传热进行了高压电场强化(EHD效应)实验研究,揭示了EHD在强化对流传热上的一些基本规律。实验结果表明,外加高压电场对强化对流传热有较好的综合效果,在Re=5000,电极电压为30 kV的实验条件下,花瓣管、横纹管和光管的最大强化率依次为2.76,1.75和1.36。根据光管的实验结果,对有、无电场作用下的压力波动进行了时间序列分析,得出了Lyapunov指数,并从动力学角度分析了EHD效应对强化传热的影响。     

螺旋槽管槽深对定子水冷器传热与阻力特性的影响

螺旋槽管与折流栅组合的高效水冷器的传热和阻力特性与其管、壳程的结构因素密切相关,本文就螺旋槽管槽深对水冷器管、壳程传热与阻力特性的影响进行了实验研究.结果表明：壳程流速变化对水冷器传热系数的影响更加明显,即壳侧热阻相对较大,强化传热应以强化壳侧换热为主要目标;螺旋槽管槽深对水冷器传热系数的影响很大,应在实际工程设计中确保实际槽深符合设计要求;槽深越深,管壳程阻力也相应增加,即传热的强化是以阻力增加为代价.根据实验结果还得到了不同结构水冷器的管、壳程换热与阻力计算关联式.     

氨制冷机卧式冷凝器传热强化研究

模拟空调工况,以氨为工质,钢质横纹管为元件的12根管的管束冷凝传热试验结果表明,横纹管对于氨卧式冷凝器有着十分显著的传热强化效果,在试验范围内,其总传热系数可达光滑管的2.1倍。这意味着可把换热面积减小50％以上。用Wilson图解分析法分离出的管内冷却水给热系数约为光滑管的2.8倍,管外冷凝给热系数约为光管的3.6倍。文章还讨论了横纹管的管内外强化传热机理。     

半周加热横纹管内熔盐强化传热特性

半周加热太阳能吸热器管给管内对流传热系数带来影响,基于此,建立半周加热横纹管内熔盐对流传热的实验台和数值计算模型,分析横纹管槽宽、槽深对管内熔盐传热性能的影响规律,结果表明:从横纹管绝热侧到加热侧,周向管内壁温度逐渐升高,周向管内局部Nusselt数先减小后缓慢增大至稳定。横纹管凹槽处轴向管内壁温度明显低于平滑段,凹槽处轴向管内局部Nu较大,凹槽后与平滑段交界处管内局部Nu最小。横纹管槽越宽,加热侧轴向管内局部Nu越小,管内平均Nu越小,传热综合性能评价因子PEC越大。横纹管槽越深,轴向管内局部Nu越大,管内平均Nu越大,传热强化倍数Nu/Nu_(ST)越大。槽宽对横纹管PEC的影响比槽深明显,槽深对横纹管内Nu/Nu_(ST)影响比槽宽大。通过线性拟合得到半周加热横纹管内熔盐传热Nu的关联式,其计算Nu与模拟值最大偏差在±7%以内。     

水平横槽纹管内氨沸腾换热及压降特性实验研究

对水平横槽纹管内氨沸腾换热及其压降特性进行了实验研究，获得了不同热流密度、不同质量流速和不同局部蒸汽干度下沸腾换热和压降的实验数据。实验结果表明，在本实验的参数范围内，与光滑管相比，横槽纹管在压降增加不大的情况下可使管内沸腾换热系数提高３０％～１５０％，横槽纹管的节距减小对传热强化的作用明显，而对槽深的影响不大。还给出了横槽纹管内氨局部沸腾换热和压降的无因次准则关系式。     

两种常用液体吸湿剂传质性能的比较

分析比较了溴化锂溶液（LiBr）、氯化锂溶液（LiCl）这两种常用的吸湿盐溶液与湿空气之间的传质性能,二者比较的基准是：溶液温度与表面蒸气压分别对应相等。相同状态时,LiBr溶液的密度约是LiCl溶液的1.2倍,比热容约是LiCl溶液的0.8倍,即当LiBr和LiCl溶液的体积流量相同时,二者的热容量大致相等。通过对热质交换过程解析解的分析,得到影响溶液与空气传质效果的核心参数为：空气与溶液的热容量比和传质单元数。在实验测试分别采用LiBr和LiCl溶液的除湿、再生工况性能的基础上,拟合出了传质系数随着空气与溶液进口参数的变化规律。在实验工况范围内,当LiBr与LiCl溶液的体积流量相同时,采用LiBr溶液的传质性能稍优于LiCl溶液,但二者差异不大。     

螺旋槽管内流体传热性能数值研究

研究了螺旋槽管内径Di、螺距P、槽深e等各因素对管内流体传热性能的影响,用数值模拟法进行传热系数数值计算,并与相同材质、相同直径和壁厚的光管同步对比。对计算结果进行线性回归处理,确立Nu与Re的关联式。结果表明,螺旋槽管具有较好的传热强化作用,在同等Re工况下,其传热系数较光管提高10%～60%。     

扭曲管强化传热性能实验研究

在设计的蒸汽-水换热实验台上测试了5种不同导程的椭圆扭曲管和圆管的传热和流动阻力性能.分别对5种不同导程的扭曲管和圆管管内流体努赛尔数,摩擦系数和管内综合评价因子随雷诺数变化情况进行了对比.实验结果表明:扭曲管的强化传热性能明显,且导程越小,强化传热效果越好.在实验测试的雷诺数范围内,扭曲管的努塞尔数为光滑圆管的1.0...     

Enhanced boiling of mixtures

The degradation in the mixture pool boiling heat transfer coefficient is demonstrated to be much different for an enhanced boiling tube than for an ordinary smooth tube operating under identical conditions, usually being substantially less pronounced. This phenomenon is explored in the present study for the High Flux tube with its thin, porous metallic enhancement layer. The reduced degradation in the enhanced boiling heat transfer coefficient is shown to be the result of a liquid Prandtl number augmentation of the liquid-phase convection process inside the porous matrix, which partially counterbalances the negative effect of mass diffusion on the thin film evaporation process in enhanced boiling. It is thus concluded that the existing mixture boiling correlations for conventional smooth tubes, which only include the mass transfer effect on evaporation, will not be able to correlate the mixture effect for enhanced surfaces.     

制冷系统用新型水平管降膜蒸发

以R134a制冷循环为基础,将水平管降膜蒸发应用于蒸发器中,通过调节不同工况来研究其换热特性。其中热通量8～40 kW·m^-2,工质的喷淋量0.005～0.04 kg·m^-1·s^-1,以光滑管为基础,对针对降膜蒸发而设计的TJX、EX两种强化管进行了实验研究,并利用修正威尔逊法进行数据处理。分析表明,降膜蒸发换热特性主要与热通量和喷淋量有关,而随着热通量的增加,每根管型传热系数在遇到临界热通量点后呈现下降趋势。此外强化表面的传热系数要明显优于光滑管,特别是具有网格槽道设计的EX管。由于实验系统是一个制冷系统,含有润滑油,发现润滑油的存在明显降低了传热系数。最后在实验基础上对光滑管换热特性进行预测,并在此基础上提出强化管的修正系数。     

EXPERIMENTAL STUDY FOR HEAT AND MASS TRANSFER IN WAVY FILM ABSORPTION WITH THE PRESENCE OF NON-ABSORBABLE GASES

Experimental measurements for the heat and mass transfer in laminar wavy film absorption with the presence of non-absorbables are presented. Water vapor was absorbed into a falling film of aqueous lithium chloride solution on a vertical tube with the air present in the gas phase acting as the non-absorbable whose concentration was accurately detected by a mass spectrometer gas analyzer. Although the depressing effect of the air on the absorption rate was much more significant in the low air concentration range, the absorption reduction rate with increasing air concentration was found to be lower than that reported previously. The reduction was found to be continuous even up to 30% of air content. Besides the non-absorbables, the effects of other operational parameters such as solution flow rate, inlet solution temperature, inlet solution concentration, absorber wall temperature, absorber water vapor pressure, and effective contact length on the absorption rate were also tested. These effects were shown to follow trends similar to those predicted by a numerical solution for smooth film absorption. The heat and mass transfer coefficients were correlated by using Reynolds number, Prandtl number, Schmidt number, capillary-buoyancy coefficient and air concentration.     

结构参数对螺旋槽管传热与阻力性能影响的研究

利用计算流体动力学方法,研究了不同雷诺数下,几何尺寸对螺旋槽管传热及阻力性能的影响,结果表明,螺旋槽管在凸肋部前后产生了二次涡流,由螺旋形槽道形成的旋流都对边界层形成了扰动,传热性能得到了提高,同时也增加了阻力.在雷诺数相同时,槽越深,换热性能越好.同时流动阻力也有所增大;螺距、槽半径越大,换热效果降低,流动阻力也随之...     

锅炉换热设备中螺旋槽管的数值模拟与结构参数优化

运用CFD技术对螺旋槽管进行了三维数值模拟,并将其与光管进行对比,验证了螺旋槽管式换热器的强化传热机理。通过Fluent软件后处理分析了槽深e和螺距P对螺旋槽管阻力性能和换热性能的影响,并利用评价准则对其强化传热性能进行评估,得出P/e=10.00,e/d i=0.0250时槽管的综合性能最佳。     

半周加热横纹管内熔盐强化传热特性

半周加热太阳能吸热器管给管内对流传热系数带来影响,基于此,建立半周加热横纹管内熔盐对流传热的实验台和数值计算模型,分析横纹管槽宽、槽深对管内熔盐传热性能的影响规律,结果表明：从横纹管绝热侧到加热侧,周向管内壁温度逐渐升高,周向管内局部Nusselt数先减小后缓慢增大至稳定。横纹管凹槽处轴向管内壁温度明显低于平滑段,凹槽处轴向管内局部Nu较大,凹槽后与平滑段交界处管内局部Nu最小。横纹管槽越宽,加热侧轴向管内局部Nu越小,管内平均Nu越小,传热综合性能评价因子PEC越大。横纹管槽越深,轴向管内局部Nu越大,管内平均Nu越大,传热强化倍数Nu/Nu _ST越大。槽宽对横纹管PEC的影响比槽深明显,槽深对横纹管内Nu/Nu _ST影响比槽宽大。通过线性拟合得到半周加热横纹管内熔盐传热Nu的关联式,其计算Nu与模拟值最大偏差在±7%以内。