脉动热管稳态运行的理论模型研究

建立了脉动热管稳态运行机制的物理和数学模型。针对脉动热管中工质的实际流动状态,改进了模型中的流动机理和毛细滞后阻力机理,并耦合脉动热管的充液率、蒸发凝结两相传热模型进行了迭代求解。结果显示,潜热传热量占总传热量的比例在30%以内,管内工质流动属于湍流流动状态,表明改进后的求解模型比较符合脉动热管实际运行工况,较为准确地反映了脉动热管的流动和传热规律。     

板式脉动热管强化传热方法研究

为了研究板式脉动热管的传热性能强化的方法,对原型和改进型两种不同板式脉动热管传热特性进行数值分析比较。基于VOF方法建立板式脉动热管汽液两相流动及相变传热三维非稳态数学模型,仿真得到不同加热功率条件下热管内流型演化和温度分布。仿真结果表明,改进型脉动热管在高功率阶段,整体等效热阻小于原型。     

应用于相变蓄热的脉动热管换热器在不同倾角下放热性能的试验研究

设计了一套脉动热管相变换热装置,并在搭建的试验台上对不同倾角下脉动热管换热装置的总放热时间和相变潜热放热时间进行了试验测定。结果表明脉动热管相变换热装置在0°、30°、60°、90°倾角下,0°角冷却的放热总时间和相变潜热换热时间均最少,90°倾角下放热总时间和相变潜热放热时间最长。增大冷却水流量,总放热时间和相变潜热放热时间均会减小,但当冷却水流量达到一定值时,继续增大冷却水流量,总放热时间几乎不再变化。冷却水初始温度越低总放热时间和相变潜热放热时间均有较大减少,水槽内冷却水最终温度差别不大。     

水基Fe_3O_4磁性液体脉动热管传热性能实验研究

针对磁性液体脉动热管传热性能及其影响因素问题,在风洞试验台上,采用电加热方式对13种水基Fe_3O_4磁性液体脉动热管及1根水工质脉动热管传热性能进行了试验研究。测量了磁性液体工质质量浓度(1. 5%,3%,4. 5%,9%,12%)、热管冷热段长度比(12∶14,14∶12,16. 5∶9. 5)、充液率(30%,50%,70%)、结构形式(等高,渐高,高低结构)、外磁场强度及作用角度,随电加热功率变化下的脉动热管传热性能,对脉动热管性能影响规律进行了对比分析与归纳。研究结果表明:4. 5%磁性液体质量浓度,50%充液率,冷热段长度比为14∶12,8弯头等高结构且在无外加磁场下的脉动热管传热性能最优;热阻最小值较水工质脉动热管降低了85%,并且热传导系数较紫铜导热系数提高了340倍。     

乙醇水溶液脉动热管传热特性研究

以体积分数为50％的乙醇水溶液为工质,在充液率为50％的情况下,对多环路脉动热管的传热特性进行试验与机理研究,并与无水乙醇的传热效果进行对比.结果表明,采用乙醇水溶液的热管热阻明显低于无水乙醇脉动热管的热阻,并且加热功率的极限值较高.当倾角为90°时,采用乙醇水溶液的热阻值最低约0.1℃/W,传热极限约为300W.采用无水乙醇作为脉动工质,倾角为60°时的热阻为采用酒精水溶液的1.34～1.49倍,倾角为30°时的热阻为1.28～1.50倍.     

脉动热管理论及技术进展

脉动热管作为热管家族新成员,相对传统热管和其他的散热器件有着很大的传热优势,能够实现高热流密度的微型电子器件的散热要求,近年来很多学者开展了对脉动热管的理论和技术研究,本文主要从以下方面介绍脉动热管研究进展:实验研究,通过可视化和传热性能实验,观察流型变化并分析传热强化效果;理论研究,通过建立脉动热管的简化模型,采用数值模拟的方法观察流动过程中流态的变化或者采用数值编程计算的方法分析求解脉动热管的传热过程;管路结构改进研究,采用不同的脉动热管的管路形式来实现两相流工质的合理分配,减少两相流的局部阻力,从而分析其对传热的影响。     

一种脉动热管相变蓄放热试验装置的设计

介绍了脉动热管相变蓄放热装置的设计过程,确定了其具体形式、脉动热管走势、管径、壁厚、弯头数、工作介质等。通过遴选确定Ba(OH)_2·8H_2O作为相变蓄热材料。对比常规热管进行蓄放热试验,验证在蓄热过程中脉动热管节省了蓄热时间,优化了传热均匀性,但在放热过程中没有优势。     

脉动热管实验台的搭建及可视化实验研究

介绍了脉动热管可视化实验台的搭建,通过此实验台可以定量研究工质种类、充注量、管道特性、倾斜角度、加热功率、冷却能力等参数对脉动热管传热性能的影响,并能实现整个管道工质流型变化的可视化,通过可视化实验观察到,脉动热管从启动到稳定运行的过程,工质的流型会经历泡状流、弹状流、塞状流到搅拌流的变化.     

冷却温度对平板脉动热管传热特性影响的试验研究

为了探究冷却温度与脉动热管传热性能的关系，以氟代醚HFE-7100,HFE-7300和HFE-7500为工质，改变冷却水浴温度及加热功率，试验研究了加热功率与冷却温度对脉动热管传热的综合影响。结果显示，沸点更低的HFE-7100及HFE-7300脉动热管在30～50 W成功启动，适用于低加热功率，而沸点更高的HFE-7500适用于高加热功率（110～170 W）；当给定加热功率或冷却温度时，分别存在一个最佳冷却温度或加热功率使得脉动热管传热性能最优，因此应根据脉动热管的加热功率及运行温度区间合理选择工质。氟代醚脉动热管受冷却温度的影响较大，高冷却温度下过渡时间明显增加；受沸点影响，HFE-7500过渡时间变化相对较小。高加热功率下，冷却温度对脉动热管的影响减小，过渡时间也减少。低加热功率配合较高冷却温度及高加热功率配合较低冷却温度均可使脉动热管达到最佳运行状态，不同的是低加热功率下脉动热管的最佳运行区间较小，高加热功率下最佳运行区间增大。     

不同工质沟槽式微热管传热性能实验研究

为了研究工质对沟槽式微热管传热性能的影响,通过试验对不同充液率下,不同工质对沟槽式微热管的温差、热阻与极限功率等性能的影响进行研究.结果表明:充液率对丙酮热管的温差变化影响较大,在相同情况下,丙酮热管需要更高的充液率.乙醇热管的温差性能较差,但充液率小的乙醇热管其热阻较小.水热管的极限功率最高,且在100%的充液率时,有着最为良好的传热性能,较另两种工质更适合用于高功率场合.该研究对实际生产和应用中的工质选择有着重要的参考意义.     

太阳能热管技术与室内供热

主要介绍采用热管技术,提高传热效率来提高对太阳能的利用率,同时利用热管管壳内呈负压而降低工质沸点的特性,使低沸点介质能在太阳光的直接照射下即可蒸发,从而达到利用工质的汽化潜热高效利用太阳能的目的。主要对热管装置进行了设计与校核,并简要介绍了热管的原理和传热介质的选择;针对试验结果,进行了分析与改进,以期对太阳能更高效地利用,达到对室内供热的目的。     

溶液除湿过程热质耦合的理论分析与数值模拟

从理论上分析了溶液除湿过程中传质过程和传热过程之间的耦合关系,建立了相应的数学模型,并对实际的溶液除湿过程进行了数值模拟。结果表明:传质过程对传热过程的影响主要体现在两方面:一是传质通量携带的焓对传热过程的影响,二是水蒸气变成水释放汽化潜热对传热过程的影响,其中汽化潜热的影响较大。而传热过程对传质过程的影响主要体现在温度对传质系数的影响。     

防爆柴油机活塞的热载荷响应特性研究

为提升矿用防爆柴油机的换热能力,提出水冷代替油冷方案,对燃烧室内活塞的热载荷响应特性进行了研究与分析。基于CFD方法,建立活塞冷却腔内的气液两相流模型,选用SST k-ω湍流模型,结合VOF 模型和 Level Set模型得出不同曲轴转角下的液相比例和对流换热系数变化规律,分析了冷却腔结构对传热效果的影响。构建活塞热机耦合模型,计算了极限条件下活塞的热应力和热变形。研究结果表明:冷却腔内的液相比例并非决定换热效率的唯一要素,液相的振荡作用可显著增大对流换热系数;活塞头部的薄壁变形主要受热载荷影响,受腔内压力和惯性力的影响较小。     

Vaporization characteristics of the alcohol-fueled spark ignition engine

Alcohol fuels have been considered for use as automotive fuel since two energy crises in the 1970's, but they have a defect of high latent heat of vaporization. Therefore, in order to improve vaporization of methanol, the authors have made the fuel vaporizing device with which to heat the mixture and eliminate the fuel film flow. This paper is a study on the characteristics of vaporization and engine performance acoording to the change of heating water temperature by means of the fuel vaporizing device. The study shows that as the vaporization of mixture improves, the mixture of methanol becomes homogenized and the fuel film flow decreases, which results in the increase of vaporization rate. And the increase of the vaporization rate improves the engine performance of the alcohol-fueled spark ignition engine.     

The study on pressure oscillation and heat transfer characteristics of oscillating capillary tube heat pipe

In the present study, the characteristics of pressure oscillation and heat transfer performance in an oscillating capillary tube heat pipe were experimentally investigated with respect to the heat flux, the charging ratio of working fluid, and the inclination angle to the horizontal orientation. The experimental results showed that the frequency of pressure oscillation was between 0.1 Hz and 1.5 Hz at the charging ratio of 40 vol.%. The saturation pressure of working fluid in the oscillating capillary tube heat pipe increased as the heat flux was increased. Also, as the charging ratio of working fluid was increased, the amplitude of pressure oscillation increased. When the pressure waves were symmetric sinusoidal waves at the charging ratios of 40 vol.% and 60 vol.%, the heat transfer performance was improved. At the charging ratios of 20 vol.% and 80 vol.%, the waveforms of pressure oscillation were more complicated, and the heat transfer performance reduced. At the charging ratio of 40 vol.%, the heat transfer performance of the OCHP was at the best when the inclination angle was 90°. the pressure wave was a sinusoidal waveform, the pressure difference was at the least, the oscillation amplitude was at the least, and the frequency of pressure oscillation was the highest.     

异型管在热管换热器中传热数值模拟研究

针对热管换热器中热管具有高效传热特性,在诸多领域有着极其重要的应用。应用fluent计算软件对三种不同形状的热管的传热性能进行研究,并研究三角形热管与四边形热管混排的传热性,并比较它们之间的传热效果。分析得出:圆形热管的传热系数从前排到后排近似符合抛物线分布;三角形热管的热管系数从前排到后排维持高的传热系数不变,在此热管换热器中三角形热管的综合传热性能最好,能起到强化传热的效果;正方形热管和正方形与三角形热管从前排到后排传热系数近似符合指数分布。     

燃气锅炉排烟冷凝热回收分析

通过对天然气烟气特性的分析以及对冷凝式锅炉热效率的分析和计算得出：将烟气温度降低到露点温度以下。对烟气进行余热回收有重要的实际意义。冷凝式换热器就是增设在天然气锅炉尾部的余热回收装置。该装置可以将排烟中大量的能量加以回收利用,从而达到节能环保的效果。对冷凝式换热器进行了热力计算,得到了露点温度,常规段管长和冷凝段管长。实验结果表明：若将烟气温度降低到露点温度以下回收水蒸气释放的汽化潜热,可将锅炉效率提高10％以上,该方法目前已开始在工业生产中进行推广应用。受到较高评价。     

双列螺旋槽液膜密封的相变流动特性

为研究高速、低温工况下的液膜密封气液两相流现象,基于均相流体理论,构建了液膜密封相变模型,分析了流体膜两相流动特性和工况参数对相态转变的影响.结果表明:流动空间发散是槽区相变的主要因素,相变的吸热散热导致温度场显著变化;转速升高时,流体动压增强,温度升高,相变范围扩展,相变速率增大;介质温度升高使流体动压减弱,汽化吸热...     

复合中空热管传热性能研究

为了解决工业中的大量低品质烟气余热的回收利用和烟气酸露点腐蚀导致设备容易失效的工程问题,提出了一种复合中空热管传热元件,介绍了其结构及工作原理;对其内部传热机理进行了分析,并对其启动特性、等温性能和传热性能进行了试验研究。研究结果表明:复合中空热管在外管壁温度30℃时,加热时间2 min之内就能正常快速启动工作;在自然空气对流冷却条件下,具有较好的等温特性;复合中空热管的传热系数随着冷却水雷诺数的增加而增加;在加热蒸汽温度低于125℃的低温蒸汽加热条件下,当冷却水的雷诺数为6650时,复合中空热管的传热系数为1350W/(m2.℃)。试验研究结果为复合中空热管换热器的工程应用提供了基础。