平板脉动热管传热性能的实验研究

对一种具有双面三角形通道的平板脉动热管进行了实验研究,分析了工质、充液率、倾角等对传热性能的影响。结果表明,该热管具有优异的传热性能,最佳充液率为25%~30%,最佳工作角度为90°,在相同充液率和倾角下,当采用丙酮作为工质时,热管传热性能优于水工质。     

分离式环形充气热管传热性能实验研究

针对除尘器出灰管冷却的实际需要，提出了分离式环形充气热管结构，并对该热管的传热性能进行了实验研究。这种环形充气热管不仅满足了既传热又控制温度的需要，还具有可以异地传热和便于工程中设备安装与运行调节等特点。     

SiO_2-水纳米流体热管传热性能的实验研究

采用两步法制备颗粒粒径为15nm,体积分数分别为0.2%、0.3%、0.4%、0.5%、1.0%、2.0%的SiO2-水纳米流体,并对该纳米流体作为工作介质的热管进行了传热性能实验研究。结果表明:SiO2-水纳米流体的热管具有良好的等温性能,传热性能明显高于水热管的传热性能(提高了1.35～1.70倍),热阻明显低于水热管的热阻(降低了0.58～0.74)。     

挤压-犁削微沟槽热管传热性能的实验研究

受热管几何尺寸的限制,传统方法加工的具有沟槽式吸液芯结构的热管传热极限较小.采用挤压-犁削成形新方法加工小型圆热管内壁微沟槽,由于刀具的挤压,管内生成的微沟槽由主沟槽和次沟槽组成,从而改善了沟槽的几何尺寸,同时由于两种沟槽并联传热,该制造方法还能显著改善热管的传热性能.本文通过实验测试了这种新型热管的有效传热系数,并与文献材料比较,结果表明,挤压-犁削成形新方法加工的小型圆热管比普通方法加工的热管呈现出更好的传热特性.     

中温水平环路热虹吸管传热性能实验研究

研制了一套中温水平环路热管(HLTS)。采用导热姆作为传热工质,搭建了其传热性能实验平台,考察了该HLTS的启动和传热性能。实验结果表明:U形段液封结构可有效避免热管内部两相工质的双向流动,提升其传热性能;充液率对环路热管传热性能影响较大,初始充液率为45.5%,加热功率为150W时,启动温度为130℃,启动时间为29min,启动性能优于初始充液率为70.5%工况;工作温度为200~400℃时传热热阻0.91~0.69℃/W,传热性能较好。该HLTS可移植和放大,设计用做槽式集热管,实现热管在太阳能中温热利用领域的高效利用。     

翅片重力热管传热性能实验研究

热管是一种利用工质相变传热,具有传热温差小、热响应速度快、换热量大等优点的传热元件。为研究翅片重力热管的传热性能,实验测试了翅片重力热管与平板重力热管（铝-丙酮工质）的传热性能,比较了其瞬态热响应速率,获得了翅片与平板重力热管在蒸发段不同电功率稳定加热条件下表面温度沿高度方向的变化规律,计算了平板热管的等效热导率,并与铝板测量结果进行了对比。结果表明：重力热管传热速度快、表面均温效果好,热导率随功率的增大先升高后降低,整体上热导率高达纯铝的84~258倍,翅片热管相比于平板热管具有更好的均温性和散热效果,在建筑供暖、车载电池散热、余热利用等领域具有广泛的应用前景。     

泡沫金属吸液芯热管的传热性能

以水为工质,在自然冷却与水冷的条件下,分别对泡沫镍吸液芯热管和不锈钢丝网吸液芯热管的传热性能进行了实验研究。讨论了两种热管的壁温分布情况与均温性,获得了自然冷却工况与水冷工况下泡沫镍热管管内蒸发传热系数和管内冷凝传热系数随热通量的变化规律,实验结果表明泡沫镍热管具有良好的启动性能,且丝网热管比泡沫镍热管更易出现传热极限。     

混合工质低温热管的传热性能

采用氮和氩的二元混合物对混合工质低温热管的传热性能进行了实验研究,搭建了混合工质低温热管传热性能测试实验台。采用了一种非常安全有效的方式对定量、定比例的工质进行充注。测试了以纯氮、纯氩以及氮-氩二元混合物为工质的低温热管传热性能,并对三者的实验结果进行了分析比较。实验结果表明低温热管采用混合工质可以有效地扩大其工作温区,且混合工质低温热管的传热热阻介于两种纯工质低温热管的热阻之间,纯氮工质的最小。实验中测得混合工质低温热管的传热极限是160 W,和纯氩工质低温热管的一样,高于纯氮工质的110 W。因此,混合工质低温热管综合了两种纯工质低温热管的优点,既有较高的传热极限,又有适中的热阻。     

表面浸润程度对脉动热管传热性能的影响

为了深入理解表面浸润性对脉动热管传热性能的影响,利用碱性辅助表面氧化技术,通过控制氢氧化钠和过硫酸铵溶液与铜表面反应浓度的变化,制备了具有不同浸润程度表面的脉动热管,其表面接触角分别为0°、33.9°、55.7°、84.3°。通过实验研究了表面浸润程度对脉动热管传热性能的影响。结果显示,随着脉动热管内部浸润性的增强,其脉动频率及幅度增加,脉动热管热阻及温差降低,传热性能得到强化。     

表面浸润程度对脉动热管传热性能的影响

为了深入理解表面浸润性对脉动热管传热性能的影响,利用碱性辅助表面氧化技术,通过控制氢氧化钠和过硫酸铵溶液与铜表面反应浓度的变化,制备了具有不同浸润程度表面的脉动热管,其表面接触角分别为0°、33.9°、55.7°、84.3°。通过实验研究了表面浸润程度对脉动热管传热性能的影响。结果显示,随着脉动热管内部浸润性的增强,其脉动频率及幅度增加,脉动热管热阻及温差降低,传热性能得到强化。     

新型两相闭式热虹吸管的传热性能

本文设计了一种新型结构的两相闭式热虹吸管(重力热管),通过可视化研究和传热性能研究,探索了新型结构热管中充液率、操作温度及传热量对传热性能的影响。提出了新型热管的流体流动的物理模型,并得到实验验证。结果表明,本文所提出的新型结构热管操作稳定,传热性能良好,临界热通量高。     

钛-水二相闭式热虹吸管传热性能研究

对钛-水二相闭式热虹吸(Ti/H2O TPCT)管进行了传热性能实验研究,并与相同规格的碳钢-水二相闭式热虹吸管进行了对比。实验数据表明:2种热虹吸管蒸发段换热系数差异很小,均可用Imura关系式进行模拟计算;钛-水热虹吸管冷凝段换热系数为碳钢-水热虹吸管的2—4倍之多,且不服从经典的Nusselt竖直壁面膜状冷凝理论公式。通过分析得到产生这种现象的主要原因是水蒸气在钛、碳钢表面的冷凝机理有所不同,在碳钢表面为完全的膜状冷凝,而由于钛表面能比较低,水蒸气在钛材表面为滴状冷凝和膜状冷凝共存的混合冷凝形式。     

基于滴膜共存理论热虹吸管冷凝段传热模型

引入滴膜共存冷凝传热理论分析管内存在滴状冷凝的热虹吸管冷凝段传热,将热虹吸管冷凝段传热表示为滴状区和膜状区传热之和建立传热模型。滴状区,以Rose冷凝传热模型计算单个液滴的传热,基于随机分形理论建立了液滴的空间和尺度分布函数,进而求解整个滴状区的热通量。膜状区,根据Nusselt竖壁层流膜状凝结理论进行热通量的计算。通过沟流级别计算滴状区和膜状区的面积比率,从而建立滴膜共存冷凝传热模型。传热模型计算结果与实验结果较为吻合,能够反应热管冷凝段传热本质。     

两相闭式热虹吸管的强化传热

在两相闭式热虹吸管的沸腾段与冷凝段中分别插入内管形成新型结构.直观考察和传热实验表明,新结构的两相闭式热虹吸管操作稳定、传热系数高.本文考察了新型结构两相闭式热虹吸管的流体流动型态,并在Soliman冷凝传热模型的基础上,提出了环隙内蒸汽与冷凝液并流的冷凝传热模型,该模型的计算值与实验值比较,平均偏差为19.4%.     

SWIRL-FLOW INTERNAL THERMOSYPHON BOILING DEVICE

The characteristics of two-phase flow and heat transfer in an internal thermosyphon boiling device withchannels of different geometrical shapes and dimensions including straight and helical channels have beeninvestigated.The swirl-flow boiling device has more stable performance,higher heat transfer coefficientand higher rate of fouling removal than those of straight flow and has been successfully used in severalkinds of vaporizing equipment,such as reboiler,evaporator and closed thermosyphon.     

平板微热管阵列垂直传热的数值分析

对新型高效传热元件平板微热管阵列（MHPA）的工作机理进行了理论研究。通过建立分区微元模型对热管冷凝段内部工质的流动与传热过程进行了分析。确定了微槽内冷凝液膜的厚度,温度场分布及质量流量等物理参数。利用Matlab软件编写的程序计算结果与实验值吻合较好,最大误差在5%以内。根据软件计算的结果,拟合得到了冷凝段内部饱和温度的表达式。     

内热虹吸式再沸器

立式热虹吸再沸器内的流动不稳定性是一个严重问题.本文作者最近研制的内热虹吸再沸器能够解决上述问题.采用相同几何尺寸的石英管及铜管进行实验,前者有利于观察研究,后者则能提供更多的定量结果.工作介质为水、硫酸、三乙醇胺 重油、乙醇-水、甲醇-乙醇、乙醇-丙醇及其他一些混合物.在观察水在管内的流动特性试验中,用聚丙烯颗粒作为示踪粒子,其密度与水非常相近.研究的内容包括循环速率、流型、传热速率及结垢等问题.提出了一个流动模型及设计方法.计算结果可用来推算此沸腾设备内的两相流及传热特性.     

INTERNAL THERMOSYPHON REBOILER

A very serious problem of instability that arises in the vertical thermosyphon reboilers can be solved by a newly developed equipment called internal thermosyphon reboiler. Experiments were carried out in both quartz tube and copper tube with the same geometrical dimensions. The former allowed better visual observation and the latter gave more quantitative informations. Water, sulfuric acid, triethanol-amine, heavy oil, ethanol-water, methanol-ethanol, ethanol-propanol and some other mixtures were used as working media. Particles of polypropene with density very close to water were used as the tracer in water system for investigating the flow characteristics. Rate of circulation, flow patterns, rate of heat transfer and fouling in this equipment were studied. A flow model and a design method were proposed. The results calculated could predict the characteristics of two-phase flow and heat transfer inside this boiling equipment.     

两相热虹吸循环蒸发侧传热模型比较

两相热虹吸换热器在工业领域应用广泛,其制冷剂内侧的传热过程是热虹吸管设计的基础。然而由于沸腾传热和两相流动的复杂性,基于实验的经验传热模型各自差异很大且适用范围有限,给热虹吸管建模时传热模型选取带来了一定的困难。建立了稳态两相热虹吸循环分布式参数模型,利用5篇文献中4种工质共424个热虹吸管传热实验数据点,对热虹吸管中常用的7种传热模型进行比较评价,为模型选取提供参考。结果发现:Kandlikar流动沸腾模型和Rahmatollah拟合的热虹吸管传热模型模拟精度最好,推荐使用;Cooper池沸腾也有较好的精度,说明核态沸腾在热虹吸管传热中占主导地位; Gungor and Winterton、Liu and Winterton等常用的流动沸腾模型模拟精度差别不大,误差尚可接受;Imura池沸腾模型不适用于热虹吸管传热模拟。     

环隙内流动沸腾传热的计算

提出环隙内流动沸腾传热计算的数学模型和计算方法。将传热系数K与流动沸腾传热系数hb的计算结果与实测数据加以比较。对环隙与空管两种结构的流动沸腾传热性能也进行了分析对比。