板式蒸发式冷凝器传热传质的数值模拟

根据能量守恒和质量守恒定律,对板式蒸发式冷凝器中制冷剂、冷却水与空气之间的传热传质过程,建立了热质交换过程的二维数学模型,由此分析板式蒸发式冷凝器中冷却水温度、空气温度和空气含湿量等参数的分布规律,以及空气流速、干湿球温度、冷却水喷淋密度和冷凝温度对板式蒸发式冷凝器热流密度的影响,并将模拟结果通过实验进行了验证,两者之间的误差在10%以内。研究表明:板式蒸发式冷凝器的热流密度随进口空气流速的增加而增大,随湿球温度的升高而减小,几乎不受进口空气干球温度的影响;热流密度随着冷却水喷淋密度的增加逐渐增大,但增大至一定量后不再对热流密度有明显影响;冷凝温度越高,其热流密度越大。上述结论对板式蒸发式冷凝器的优化设计具有指导意义。     

微柱群通道内饱和沸腾换热特性实验研究

为实现微小空间高效散热,本文以去离子水为工质,实验研究了工质流经高度和直径均为500μm的微圆柱组成的叉排微柱群通道时的饱和沸腾换热特性,并采用高速摄像机记录了通道内不同加热功率的气液两相流型,实验参数设定质量流速为341~598.3 kg/(m~2·s),热流密度为20~160 W/cm~2,蒸气干度为0~0.2。结果表明:随着热流密度增大,局部沸腾换热表面传热系数近似单调递减。在低干度区,局部沸腾换热表面传热系数随着质量流速的增加而增大,随着蒸气干度的增加而减小;受过冷沸腾气泡影响,工质进口温度越低,局部沸腾换热表面传热系数越大;随着热流密度增大,微柱群通道流动沸腾气泡流型依次为:泡状流、环状流,且泡状流区的局部沸腾换热表面传热系数明显高于环状流区。     

R32在水平管内流动沸腾换热特性的试验研究

对R32在水平光滑管和微肋管(外径均为7mm)内的沸腾换热特性展开试验研究,测试的制冷剂质量流速为100~250 kg/(m~2·s),饱和蒸发温度为7~11℃,热流密度为3~8 kW/m~2,测试管内制冷工质平均干度值为0~0.7。试验结果表明:热流密度是影响R32沸腾换热系数的主导因素之一,质量流速的增大、饱和蒸发温度的升高、热流密度的增大均有利于提高R32的沸腾换热系数;微肋管有强化传热的效果,其平均沸腾换热系数比光管增大11.8%~33.2%;干度对R32沸腾换热系数的影响比较复杂,R32的沸腾换热系数随干度的增加先增大后减小,这是由于出现了干涸值,本文试验测得的干涸值范围为0.41~0.57,制冷剂质量流速的降低和热流密度的增大均有利于干涸值的增大。     

周期性热流下受限阵列射流沸腾特性的实验研究

以去离子水为工质对恒热流和周期性热流加热下的受限式阵列射流进行了沸腾特性实验,获得了加热面温度分布、沸腾可视化图像以及测试段出口压力波动等数据,综合分析发现:(1)恒热流密度单相换热时,射流对冲区的温度高于滞止区的温度,温差随着热流密度的增加而变大,当对冲区出现稳定沸腾后,温差逐渐减小,并且出现滞止区温度超过对冲区的情况;(2)沸腾时测试段出口压力的频谱分布与气泡在表面的周期性生长和湮灭相对应;(3)周期热流密度时,在高占空比、低频下,沸腾能较快接近稳定沸腾,而在小占空比、高频率下,沸腾无法达到恒热流密度时的沸腾剧烈程度,当热流密度在沸腾起始热流密度附近时,加热结束时对冲区的温度相比于恒热流密度时有较大幅度的增加。     

竖直狭缝通道中液氮沸腾强化换热的实验研究

实验表明，狭缝间隙对液氮自然对流核态沸腾换热有明显的影响，在低热流密度下，间隙小的狭缝沸腾换热比间隙大的狭缝明显增强，当狭缝间隙小于实验压力下气泡的脱离直径时，对于同样的热流密度，传热温差减小一个数量级以上，沸腾换热系数提高十几倍到二十倍以上，当热流密度增加一定程度（＞4W/cm^2)时，间隙小的狭缝沸腾换热比间隙大的狭缝有所减弱。     

两种不同工质在微通道内沸腾换热特性的实验研究

为研究流体物性、流动和换热过程的状态参量对微通道内沸腾换热特性的影响规律,本文采用去离子水和无水乙醇在当量直径为0.293 mm的矩形微通道进行了不同质量流量和热流密度条件下的沸腾换热实验研究,通过对实验数据的计算和处理,分析总结了流体的热物性、质量流量、热流密度、干度和Bo数等参量对沸腾换热系数的影响规律。结果表明:沸腾换热系数随着热流密度、干度和Bo数的增大而降低,核态沸腾占主导地位;相同的质量流量和热流密度条件下,去离子水的沸腾换热系数明显高于无水乙醇的沸腾换热系数,并且前者的换热系数随质量流量的增大而增大,而后者变化不明显。根据考虑了通道尺寸效应及流体物性参量总结出的换热系数关联式进行了计算,计算结果对去离子水和无水乙醇的平均绝对误差分别为14.2%和16.6%,可认为该关联式适用于微通道内沸腾换热系数的预测。     

5 mm小管径内R290流动沸腾换热特性

本文对R290在5mm小管径内的流动沸腾换热特性进行实验研究,重点研究热流密度、质量流率及饱和温度对沸腾换热表面传热系数的影响。实验工况为:热流密度10～60 k W/m2、饱和温度15～25℃、质量流率50～200 kg/(m2·s)、干度0. 1～0. 9。结果表明:增加热流密度可实现强化换热,提高表面传热系数,使干涸现象提前发生,并加剧干涸;质量流率在低干度区间对表面传热系数的影响较小,在中干度和高干度区间表面传热系数与质量流率分别呈正相关;当热流密度较低时,在中干度区间,增大饱和温度会使表面传热系数降低;而在较高的热流密度下,增大饱和温度明显引起表面传热系数的上升。     

真空冷凝锅炉管束效应研究

试验对真空冷凝锅炉中的叉排水平换热管的管束效应进行了研究。为了解真空锅炉中冷却水流速、进出口温度、热通量、不凝性气体等参数对管束效应的影响规律,试验设置了不同的工况,得到换热管束中各单管的冷凝传热系数,结果呈现出一定的规律。分析试验结果得出,真空环境下的叉排管束冷凝换热规律与Nusselt模型相差较大,当热通量较大时,模型预测值偏低。不凝性气体含量的多少对换热效率的影响很大,当含量增加约100%时,冷凝传热系数降低约70%。叉排换热管束第5、6排处于换热薄弱地带,对其进行强化换热如在第5、6排管加装翅片或将其换成强化管等,以提高局部冷凝传热系数,从而提高管束整体的传热系数和锅炉的换热效率。     

浸没式液冷系统氟化液冷凝散热与沸腾换热匹配研究

在两相浸没式液冷系统中,冷凝散热与沸腾换热匹配是高效、稳定运行的重要前提。本文通过实验研究了冷凝管类型和冷却水运行参数对系统冷凝散热与沸腾换热匹配的影响。结果表明：当冷凝管散热量不低于氟化液池沸腾传热量时,系统实现热量匹配,且热量恰好匹配时所需冷却水流量最小。相比于光滑管,三维强化管的冷凝传热性能更好,使得在相同水温下恰好达到热量匹配所需的冷却水流量更小。系统在热量恰好匹配时可获得最高的性能系数(COP)。在热负荷为210 kW/m²时,系统采用光滑管、外侧强化管和双侧强化管获得的最高COP分别为4.5、6.9和7.6,但在系统达到热量匹配后,COP随冷却水流量的增加而降低,当冷却水流量增至恰好实现热量匹配流量的1.5、2.7、3.8倍时,COP分别下降39.0%、60.1%、69.2%。     

CO_2水平管外池沸腾换热的实验研究

对自然工质CO2在不同沸腾压力下的光管、机械加工表面强化管(Turbo-EHP)水平单管管外电加热池沸腾进行了实验研究。从核态沸腾的角度分析了光管、强化管管外沸腾换热系数随热流密度、沸腾压力的变化规律,通过对热流密度在10~50k W/m2、蒸发压力在2~4 MPa范围内的换热数据分析拟合得出光管时CO2在该范围下的换热关联式,拟合关联式的计算值和实验值的误差在±8.73%以内。新的拟合关联式的计算值与已有关联式的预测值的偏差在±15%之内。在热流密度范围内强化管的强化倍率在1.50~1.72之间。研究结果对进一步深入研究CO2池沸腾换热及蒸发器的设计具有指导意义。     

深冷文献消息(国内部分)

20 0 3110 1　竖直狭缝通道中液氮沸腾强化换热的实验研究郭廷玮等　《低温工程》　 2 0 0 2　№ 4　 1～ 4实验表明 ,狭缝间隙对液氮自然对流核态沸腾换热有明显的影响。在低热流密度下 ,间隙小的狭缝沸腾换热比间隙大的狭缝明显增强。当狭缝间隙小于实验压力下气泡的脱离直径时 ,对于同样的热流密度 ,传热温差减小一个数量级以上 ,沸腾换热系数提高十几倍到二十倍以上 ,当热流密度增加一定程度 (>4Ｗ/ｃｍ2 )时 ,间隙小的狭缝沸腾换热比间隙大的狭缝有所减弱。2 0 0 3110 2　ＰＳＡ空气分离吸附过程中的压降特性研究龚建英 ,张玉文　《低…     

R14池内核态沸腾换热特性研究

开展了全氟甲烷(R14)纯质池内核态沸腾换热特性的实验研究,测量了不同热流密度和不同系统压力下的R14纯质池内核态沸腾换热数据,分析了热流密度和压力对沸腾换热特性的影响。实验结果同现有的经验关联式的计算结果进行了比较,对不同压力下R14沸腾换热提出了不同的关联式,为混合工质节流制冷等相关领域提供基础数据。     

水冷式冷水机组大温差运行特性试验

在冷冻水大温差、冷却水大温差、冷冻水和冷却水同时大温差3种条件下,对按照国家标准名义工况设计制作的水冷式冷水机组试验样机进行测试。结果表明,在保持制冷量不变(相当于空调冷负荷一定)情况下,冷冻水大温差对冷冻水进、出水温度影响明显,对机组性能系数、压缩机排气温度、机组冷凝压力影响不明显;冷却水大温差时,冷冻水进、出水温度略有升高、机组性能系数明显降低、压缩机排气温度和机组冷凝压力明显升高;冷冻水和冷却水均大温差时,对以上参数的影响为冷冻水和冷却水分别大温差影响的叠加。     

NH_3-LiNO_3与NH_3-NaSCN在水平管内沸腾换热特性的试验对比分析

通过试验对比分析氨盐工质对在水平管内的沸腾换热特性,分析热流密度、质量流量及出口干度对沸腾换热系数的影响。试验结果表明,热流密度对于氨盐在水平管内的沸腾换热系数有主要作用,核态沸腾机制占主导地位;在相同工况下,NH_3-NaSCN溶液的沸腾换热系数比NH_3-LiNO_3溶液的沸腾换热系数略大,主要原因是前者黏度相对较小。Jiang J.等拟合的NH_3-LiNO_3工质对在水平管内的沸腾换热系数的关联式能够准确预测NH_3-NaSCN的沸腾换热系数。试验结果对于氨盐溶液在余热废热驱动的吸收式空调中的应用有着积极的促进作用。     

降膜式蒸发器用高效传热管换热性能试验研究

通过试验对降膜式蒸发器用高效传热管的换热性能进行研究,并将其与之相对应的池沸腾换热性能进行比较.由比较数据可知:样管池沸腾换热性能均随热流密度的增大而增强,降膜蒸发性能在一定热流密度下随喷淋流量的增大而增强;在恒定热流密度和恒定喷淋流量下,光管降膜燕发性能低于池沸腾性能,强化管降膜蒸发性能高于池沸腾性能;池沸腾性能高的强化管降膜蒸发性能也强.     

R32在小管径水平光管内的流动沸腾换热与压降特性试验研究

对R32在?5 mm的水平光管内的流动沸腾换热与压降特性进行试验研究和理论分析。试验的蒸发温度为5℃,质量流量范围为100~500 kg/(m2·s),热流密度为8~24 kW/m2。结果表明,沸腾换热系数在1~8 kW/(m2·K)之间,压降在1~4 kPa/m之间。沸腾换热系数随着干度增大而增大,质量流量的增大和热流密度的增大都有利于换热系数的增加。质量流量的变化对压降的影响比较明显。与R32在?7 mm管内流动传热性能相比,换热系数提高了30%左右。将得到的沸腾换热系数和压降试验数据与多个模型的预测结果进行比较,发现多数换热经验关联式的预测误差较大,仅有Fuji-Nagata关联式的预测值与试验值较为接近;压降的预测误差相对较小。     

逆向载荷下矩形通道内水流动沸腾临界热流密度

临界热流密度(CHF)是流动沸腾过程中一个重要的参数,在旋转平台上以蒸馏水为工质,采用单侧加热的矩形通道,对逆向载荷下两种不同加热方位下的流动沸腾CHF特性进行了实验研究,获得了逆载下发生临界换热时的质量流速、入口压力、实验段压降和壁温的变化特性。研究讨论了逆载、入口温度、质量流速和加热方位对CHF的影响。结果表明:临界换热现象发生时,壁温迅速上升,有效热流密度迅速减少,实验段压降增大,质量流速减小;逆载和质量流速越大,CHF越大;入口温度越高,CHF越小,同时加热方位对CHF也有明显影响。     

CO2流动沸腾换热干涸研究进展

针对CO2在亚临界管内流动沸腾换热过程中所表现出来的干涸现象研究进展进行了综述,描述了在CO2沸腾换热过程中的干涸现象及其产生的影响因素,分析了热流密度、质量流量、饱和温度、管径等因素对干涸产生的影响及机理.提出CO2流动沸腾换热过程中临界热流密度,流态变化,干涸干度的预测以及抑制干涸提前发生的相应措施是今后研究的方向.     

R123水平强化单管外池沸腾换热实验研究

对替代工质R123在光管、机加工多孔表面强化管水平单管外池沸腾换热进行了实验研究.在沸腾温度分别为5℃、8℃和10℃时,光管外沸腾换热系数的实验数值较Cooper公式的预测值最大偏低10%;同时得到了强化管外沸腾换热系数随热流密度、沸腾压力的变化规律以及强化管的强化效果,强化管的强化倍率在4.56～4.18之间.对R11也进行了同样实验,并把二者沸腾换热特性进行比较,强化管外R123比R11沸腾换热系数要低8%左右.     

连通微小通道环路热虹吸系统换热特性实验研究

针对芯片级散热场景,设计并搭建了两相环路热虹吸实验系统(TPLT),以R245fa作为工质,在冷凝器入口冷水温度为35℃、热流密度为10—162 W/cm²的工况下,研究了充液率对系统运行特性的影响,以及沟槽宽度为0.2—1.2 mm的连通平行微小通道(IPM)与平行微小通道(PPM)的沸腾换热性能。结果表明:40%是系统的合适充液率,过高的充液率导致冷凝器内部积液产生额外的蒸发器入口过冷度,过低的充液率则无法提供足够的循环流量;由于蒸发器水平放置时,TPLT系统流量启动存在滞后性,其瞬态启动特性会影响微小通道的稳态换热性能;0.2 mm槽宽的连通微小通道(IPM02,命名方式下同)具有较好的核态沸腾换热性能,因此启动阶段不存在温度过冲;最高测试热流密度下,IPM02和IPM07的传热系数相比于PPM分别提升约11%和5.7%,IPM12的传热系数则反而低于PPM。