闭式循环喷雾冷却传热特性实验研究

分别以蒸馏水和无水乙醇为工质在闭式循环喷雾冷却系统上研究了喷雾流量、表面结构、喷雾工质对传热性能的影响。从对流换热和相变换热比例关系的角度对实验数据进行了整理。结果表明:随喷雾流量的增加,热流密度增加、相变换热份额降低。当水喷雾流量为227.1 g/min、表面温度为74.32℃时,热流密度达到6.8×105W/m2;表面温度对换热有较大影响,温度越高换热性能愈强,无水乙醇的换热始终强于蒸馏水,特别是表面温度较高时,强化换热效果更为明显;其相变份额同样始终大于蒸馏水,表面温度为50℃、流量同为27.52 g/min时,蒸馏水的相变换热份额仅为20.4%,而无水乙醇的达到55.5%。微结构表面虽然减弱了对流换热能力,但减薄了液膜厚度,增强相变换热能力,使换热效果大幅提升。给出了反映表面温度影响的无量纲准则方程。     

无沸腾喷雾冷却中流量和喷头高度对换热性能的影响

采用薄膜电阻加热器进行了喷头进口压力，喷头类型，喷头高度对换热系数影响的实验研究。研究了冷却介质的质量流量对换热性能的影响，并测量了同一喷头在不同喷头高度下的换热系数大小。实验发现当喷雾面积近似等于实验用薄膜加热器面积时冷却能力达到最大。根据以上实验结果可以最优化喷雾冷却性能。     

气泡雾化喷嘴混合室内两相流型及喷嘴喷雾稳定性

利用高速摄影仪、摄像头和照相机对气泡雾化喷嘴混合室内的两相流型以及喷嘴出口下游喷雾的稳定性进行实验研究。研究表明，喷嘴混合室结构尺寸、气流质量流量比、液体流量等参数对混合室内的两相流型具有显著的影响，同时亦影响喷嘴喷雾的稳定性，其结果为气泡雾化喷嘴的应用提供了实验基础。     

高饱和蒸发压力氨喷雾冷却沸腾传热特性

利用冷却工质的相变蒸发带走大量热量的喷雾相变冷却技术成为大功率电子元件散热需求的最佳途径.建立了双喷嘴阵列氨喷雾相变冷却实验系统,研究了饱和蒸发压力以及进口流量对氨喷雾相变冷却传热特性的影响规律.实验结果表明:在氨喷雾相变冷却过程中,维持较高的饱和蒸发压力有利于传热系数提高,过热度降低;流量对传热特性影响较大,低流量时...     

多维喷雾两相流模型的计算和验证

本文提出了一个反映瞬态喷雾两相作用主要因素的二维轴对称喷雾两相流模型。文章讨论了模型的主要假设,给出了计算公式和离散化方法。文章中所提供的计算示例以及试验对照证明了模型的可行性和实用性。     

狭缝通道两相流强化换热研究综述

在狭缝通道高速流体的冲刷下,狭缝不易产生杂质沉淀污染传热表面使传热工况恶化。狭缝两相流传热技术结构紧凑,具有显著的哟化效果,是一既经济又有效地强化传热方法,因此狭缝传热在航空航天、微电子和核反应堆等领域得到广泛应用。狭缝两个流强化传热的主导传热机理是受压变形气泡底部的微液膜蒸发机理。本文对狭缝通道内两相流强化换热的研究进展进行了一些介绍,并对研究现状进行了评述。     

准一维超音速气液两相流数值模拟

采用欧拉-拉格朗日方法对燃气-蒸汽发射动力装置内超音速燃气中的喷雾蒸发的气液两相流进行了准一维数值模拟研究,该方法考虑了面积变化、质量添加、蒸发效应、变物性等各种影响因素。针对不同的喷水孔径、喷水压差以及水气质量比进行了数值模拟计算,分析了各种条件下的液滴蒸发情况以及对气相流场的影响,为燃气-蒸汽发射动力装置的设计优化提供了一种快速有效的方法。     

有再循环系统的超音速两相流升压性能的研究

介绍了具有再循环系统的超音速汽液两相流升压装置,并对该装置的各种性能进行了理论计算及实验研究。结果表明,在进口蒸汽参数一定的情况下,升压性能随给水温度的升高而降低,随出口流量的增加而提高;出口水温随出口流量的增加而降低,随给水温度的提高而升高。该装置不仅保留了原有的出口压力自适应特性,而且具有出口流量自适应特性。     

无内热源下R134a喷雾冷却瞬态过程研究

搭建以R134a为制冷工质的闭式喷雾冷却试验台,试验研究喷雾冷却瞬态传热过程,建立了准确描述其传热过程的试验曲线,分析了蒸发压力对传热性能的影响,并阐述了每个瞬态传热阶段的传热机理。试验蒸发压力变化范围为0.207~0.331 MPa,流量范围为0.140~0.164 L/min。结果表明:膜态沸腾区在瞬态冷却过程中所占时间最长,且表面温度冷却速率保持在0.10 ℃/s,热流密度维持在20 W/cm2以下,故穿越膜态沸腾区的耗时决定着喷雾冷却瞬态过程的冷却速率;增加蒸发压力,可以提升冷却速率,当蒸发压力从0.207 MPa增加到0.331 MPa时,表面温度从130 ℃冷却至30 ℃所需的时间从508 s降至381 s;喷雾冷却瞬态过程在过渡沸腾区存在表面温度突变点,随着蒸发压力提高,突变点对应温度增加。     

基于R1233zd的泵驱两相流锂电池散热系统研究

随着人们环保意识的提升,车用锂电池得以飞速发展,水冷系统以其简单的系统结构被广泛应用于车用锂电池散热领域。水冷系统利用工质显热换热,不仅换热能力有限,也存在因工质泄露而引发短路、燃烧的安全隐患。泵驱两相流系统散热能力较强且安全,近年来多应用于航空航天领域,但是在车用锂电池散热方面的应用和研究较少,因此本文提出基于R1233zd的泵驱两相流系统替代水冷系统的锂电池散热方案。R1233zd具有无毒、不可燃且绝缘的特性,同时兼具环保性和较高的散热潜力,相比于传统制冷剂R134a,R1233zd具有更低的GWP和更高的潜热。本研究使用实验的方法,在使用相同实验台架且保持环境温度和冷源温度相同的情况下,对比分析热负荷为500W、700W、900W和1100W时,水冷系统和泵驱两相流系统的散热效果。结果表明：1）在相同散热量的情况下,泵驱两相流系统需要更低的流量,本实验中,泵驱两相流系统的流量仅为水冷系统流量的1/7;2）泵驱动两相流系统具有更好的散热效果,本实验中,其冷板温度比水冷系统低2℃到6℃、冷板下表面温差为水冷系统的1/7;3）泵驱两相流系统能够更好地抑制局部热点的蔓延。综上所述,基于R1233zd的泵驱两相流锂电池散热系统具有非常广阔的应用前景。     

喷雾冷却技术的试验研究

对喷雾冷却技术在重型机床和难加工材料在切削加工中的应用,从理论上进行了论证和探讨。在生产实践上对切削液的选择、采用和不采用喷雾冷却时的切削效果等进行了研究。介绍了目前研制成功的喷雾冷却装置的系统结构,并和国外典型结构进行了对比。     

两相流振荡换热过程数值模拟分析

为深入了解振荡条件下的两相流运动过程与流动换热特性,采用数值仿真研究方法,摒弃活塞复杂的结构因素,以简化模型为研究对象,从基础问题出发探索各因素对两相流振荡换热过程的影响。通过一系列的数值模拟,直观地展现了油腔内两相流运动过程是高度紊乱的不对称流动。研究结果表明:除活塞二阶运动产生偏离外,油腔上下运动引起的压力变化也将引起油柱倾斜,造成喷油与油腔入口偏离;活塞运动产生的强制振荡是影响腔内流动换热波动的决定性因素,油腔表面传热系数、填充率等的波动频率都与活塞运动频率完全吻合。此外,研究还发现喷油速率、活塞转速等参数对填充率和传热系数都会产生显著的影响,但这些影响因素可能并不是单一作用而是相互耦合的。喷油油柱在进入油腔时的速度与活塞的最大运动速度之间的匹配度可能是影响油腔填充率及传热系数的一个关键因素;当喷油的绝对速度与活塞最大速度接近或大于活塞最大速度时,将达到较为理想的填充率和传热系数。     

燃烧室内喷雾两相流场数值研究

采用贴体曲线网格、RNG k-e湍流模型和随机轨道法计算了火焰筒内的喷雾两相流动,构造了包括旋流器在内的主燃烧室计算网格,计算了5种旋流器下的主燃烧室的气流场和喷雾场,分析了不同旋流器对喷雾场和气流场的影响,以及喷雾对气流场的影响,并与实验结果进行了对比。结果显示旋流器叶片角度增大或者外内旋流器流量比的增加,都会导致液滴的喷雾锥角增大。喷雾使气流场的速度减小,旋流强度降低,随着旋流器叶片角度增加或者外内旋流器流量比的增加,喷雾场对气流场的影响增大。提出了主燃烧室内旋流器设计的改进方案。     

气液两相流体润滑冷却在金属切削加工中应用的研究

气液两相流体润滑冷却,是近些年发展起来的一种有效的润滑与冷却的方法。实验研究表明,此种方法与技术对金属切削加工也有良好的适用性。文本在分析气液两相流体射流的一般特性的基础上,探讨了其润滑和冷却降温的机理,从而可以解释它优于单相切削液的原因。最后,我们还专门讨论了气液两相流体润滑与冷却技术在汽轮机零部件加工中的应用问题。     

近临界压力区两相流沸腾传热特性的研究

本文介绍了近临界压力大容量机组的两相流的沸腾传热特性的研究。通过试验研究,采用内螺纹管能使传热特性得到改善,并进行了预测计算,可供有关技术人员参考。     

卧式螺旋管气液两相流摩擦阻力特性研究

在２种不同尺寸的卧式螺旋管内进行了油－气、气－水两相流和油－气－水三相流摩擦阻力的实验研究，在对实验结果和前人有关研究进行分析比较的基础上，给出了各流动条件下摩擦阻力的计算公式，为进一步研究提供了依据和基础。     

内螺纹管高压汽水两相流摩擦压降特性的研究

本文在高压条件下对水平布置的内螺纹管汽水两相流摩擦压降特性进行了比较系统的试验研究。两根内螺纹管的实测平均内径分别为11.69mm和35.42mm,试验压力9.81～20.59MPa,质量流速345～3560kg/m~2·s.蒸汽干度从0到1.0。试验在西安交通大学高压电加热水回路上进行。对试验结果进行了分析,给出计算内螺纹管摩擦压降的关联式。     

流化床气液两相流数值模拟研究

文中利用Fluent软件对流化床反应器内气液两相流进行数值模拟,通过改变进气速度、气泡直径来研究操作参数对流化床反应器内气液两相流速度场和气含率的影响。从模拟结果分析比较可以看出,增大进气速度能够增加液相循环速度和气含率;减小气泡直径能够增加反应器内气含率,但会降低液相循环速度。研究结果对流化床反应器的设计及应用具有一定的参考价值。     

气液两相气井井底流压计算模型研究

对于高温高压气井,出于工艺及安全的方面,无法将压力测试仪器下入井底,目前获取气井压力资料主要依靠地面数据,通常需要将井口获得的压力值换算为井底压力值。主要通过阐述井底压力梯度方程的求解方法,利用Beggs-Brill模型,计算气液两相管流的特性参数,对提高工艺成功率具有十分重要的意义。