低压环境下闪蒸喷雾冷却不同润湿性表面的实验研究

对低压环境下闪蒸喷雾冷却不同润湿性表面的实验现象和换热特性开展研究,结果显示:喷雾至亲水表面和光滑铜表面的汽化过程分为四个阶段,即液膜形成阶段、液膜剧烈汽化阶段、固定液膜接触线的汽化阶段和液膜界面收缩阶段。进而研究了表面润湿性、环境压力、工质温度对两种表面温度变化的影响。结果表明,表面温度随时间都呈下降的趋势;亲水表面润湿性较好,喷雾阶段表面温度下降较快;环境压力越低,液体汽化越剧烈,表面的最终平衡温度也越低,但在喷雾阶段存在最佳环境压力使冷却效果最好,本文实验条件下,最佳环境压力为1.9 kPa;工质初始温度对表面最终温度影响很小。     

降压环境下液滴在不同润湿性表面汽化过程实验研究北大核心CSCD

对降压环境下液滴在不同润湿性表面的汽化过程进行了实验研究,对比了在亲水和疏水表面上液滴汽化过程的无量纲尺寸变化,分析了环境压力和表面温度对亲水表面液滴汽化过程的影响。实验结果显示:降压过程中液滴在热表面的汽化过程经历四个阶段:初始状态、降压的快速汽化阶段、定接触线汽化阶段和快速收缩阶段。相同工况下,由于疏水表面的气泡数更多,抑制了液滴接触半径的收缩,液滴生存时间更长。在亲水表面上环境压力越低、表面温度越高,液滴汽化越剧烈,并且定接触线汽化阶段占整个汽化过程的比例越大。     

降压环境下液滴在不同润湿性表面汽化过程实验研究

对降压环境下液滴在不同润湿性表面的汽化过程进行了实验研究,对比了在亲水和疏水表面上液滴汽化过程的无量纲尺寸变化,分析了环境压力和表面温度对亲水表面液滴汽化过程的影响。实验结果显示:降压过程中液滴在热表面的汽化过程经历四个阶段:初始状态、降压的快速汽化阶段、定接触线汽化阶段和快速收缩阶段。相同工况下,由于疏水表面的气泡数更多,抑制了液滴接触半径的收缩,液滴生存时间更长。在亲水表面上环境压力越低、表面温度越高,液滴汽化越剧烈,并且定接触线汽化阶段占整个汽化过程的比例越大。     

低压环境下喷雾特征实验研究北大核心CSCD

对蒸馏水分别通过压力雾化喷嘴和直流喷嘴喷射到低压环境的喷雾过程进行了实验研究,分析了环境压力、工质温度、工质流量对压力雾化喷嘴喷雾锥角和直流喷嘴喷雾瞬态特征的影响。实验结果显示,当采用压力雾化喷嘴时,环境压力越低,工质初始温度越高,喷雾锥角越大;工质流量越大,工质冲转旋转叶片速度越快,喷雾锥角也越大。当采用直流喷嘴时,环境压力越低,工质温度越高,工质流量越大,液柱出现破碎所用的时间越短。直流喷嘴的喷雾现象表现为随时间生长的过程,喷雾形态经历了液柱—液柱破碎—液柱完全雾化的过程。工质温度、环境压力直接影响工质的过热度,来影响闪蒸的剧烈程度,从而改变喷雾形态。     

低压环境下喷雾特征实验研究

对蒸馏水分别通过压力雾化喷嘴和直流喷嘴喷射到低压环境的喷雾过程进行了实验研究,分析了环境压力、工质温度、工质流量对压力雾化喷嘴喷雾锥角和直流喷嘴喷雾瞬态特征的影响。实验结果显示,当采用压力雾化喷嘴时,环境压力越低,工质初始温度越高,喷雾锥角越大;工质流量越大,工质冲转旋转叶片速度越快,喷雾锥角也越大。当采用直流喷嘴时,环境压力越低,工质温度越高,工质流量越大,液柱出现破碎所用的时间越短。直流喷嘴的喷雾现象表现为随时间生长的过程,喷雾形态经历了液柱—液柱破碎—液柱完全雾化的过程。工质温度、环境压力直接影响工质的过热度,来影响闪蒸的剧烈程度,从而改变喷雾形态。     

真空闪蒸喷雾冷却中非等温液滴闪蒸特性的研究

真空闪蒸喷雾冷却是利用液体工质在真空环境下相变吸热来冷却加热表面的新型冷却手段。具有散热能力强、所需工质少,与加热表面没有接触热阻等优点,在航天器电子元器件冷却方面具有广阔的应用前景。液滴闪蒸是真空闪蒸喷雾冷却闪蒸过程的重要组成部分,要研究整个真空闪蒸喷雾冷却系统的闪蒸过程就必须对液滴的闪蒸特性进行研究。本文考虑液滴闪蒸过程中液滴内部存在的温度梯度和对流的影响,采用扩散控制蒸发模型并结合导热方程,对液滴的热导率进行修正,建立了热导率修正模型计算直径为微米级液滴在毫秒量级时间内的真空闪蒸特性,并通过实验验证。研究结果表明,导热模型较等温模型能更准确地预测液滴温度的变化;液滴闪蒸导致液滴到达被冷却表面时,其温度下降明显,但体积几乎没有变化;并且,环境压力越低,液滴的初始半径越小,液滴速度越大,液滴闪蒸对液滴温度的影响越明显。     

雾化特性及系统参数对闭式喷雾冷却系统性能的影响

搭建了以R22为冷却介质的闭式喷雾冷却实验台,通过更换3种不同的喷嘴,分析对比了不同喷嘴类型和喷雾高度下传热性能的变化规律。实验结果表明:选择喷嘴时必须同时考虑喷雾流量和雾化角度的影响;雾化角较小的喷嘴在低高度下适用性较好。同时,研究了系统参数如过冷度和充注压力对喷雾冷却传热性能的影响,得出过冷度对喷雾冷却性能有一定促进作用,但过冷度越大,促进效果越弱;表面传热系数和表面温度均随充注压力的升高而升高,因此高充注压力不适用于需严格控制温度的表面冷却。     

喷雾参数对喷雾冷却换热特性影响的实验研究

搭建了一套封闭式喷雾冷却实验系统(水为工质),利用高速摄像仪对实验进行了可视化研究,分析对比了喷雾高度和喷雾压力在光滑表面及微结构表面对喷雾冷却换热特性的影响。结果发现:相比于光滑表面,在微结构表面上,喷雾高度和喷雾压力对喷雾冷却换热的影响更加明显。当喷雾高度较高时,降低喷雾高度可明显提高热流密度,直至喷雾高度较低且喷雾底圆与换热面内接时,继续降低喷雾高度,热流密度也略有上升;反之,提高喷雾高度则会降低热流密度,减小工质的有效流量,使换热表面过早出现干涸,表面温度均匀性变差。但大幅降低喷雾高度会延迟喷雾冷却进入两相区换热,降低喷雾冷却效率,并不利于换热。所以,喷雾高度对喷雾冷却换热特性的影响具有两面性,而喷雾压力的影响则趋于单一性,增大喷雾压力能提高喷雾冷却热流密度,增强表面温度均匀性,尤其在单相区,随着喷雾压力的增大,热流密度明显增大,最后趋近于一个固定值。     

R134a喷雾冷却系统换热性能研究

本文建立了以R134a为冷却工质的封闭式喷雾冷却系统,研究了工质过冷度、质量流量和热流密度对喷雾冷却系统换热性能的影响。其中,工质过冷度由喷嘴入口前的过冷段控制,质量流量通过变频齿轮泵调节,热流密度通过改变加热电源电压和电流控制。实验结果表明,在热流密度和质量流量保持不变时,改变过冷度对热源表面温度和换热系数的影响并不明显;在热流密度和过冷度保持不变的条件下,系统存在一个临界质量流量值,在质量流量达到临界值之前,热源表面温度随质量流量的增大而降低,当质量流量高于临界值时,热源表面温度随质量流量的增大而升高;当质量流量和过冷度保持不变时,存在一个热流密度使液滴的蒸发量等于补充量,在此热流密度下热源表面系数能达到最大。     

微槽道表面喷雾冷却的实验研究

本文建立了以蒸馏水为工质的开放式喷雾冷却系统,研究了工质体积流量、槽道宽度、槽道高度对喷雾冷却系统换热性能的影响。结果表明:保持槽道高度为0.8 mm,喷雾流量为0.45 L/min时,随着槽底宽度从4 mm减小至1 mm,传热系数增加了41%;而当喷雾流量为1.25 L/min时,表面传热系数仅增加了8.5%,因此减小槽底宽度对喷雾冷却效果有一定的促进作用,但大流量时并不明显;保持槽底宽度为2 mm,改变槽道高度,当喷雾流量为0.45 L/min时槽道高度对热沉表面的换热影响较大,存在最优槽道高度(0.8 mm),此时热流密度和表面传热系数分别为198.5 W/cm~2、2.75 W/(cm~2·K),与光滑面相比增加了21.25%和30.95%,且存在最低表面温度;而当喷雾流量增至1.25 L/min时,喷雾冷却效果随着槽道高度的增加而持续增加。在以上基础上推导了微槽表面喷雾冷却强化换热机理,得出反映槽道尺寸对换热影响的微槽群表面无量纲准则方程。     

高温下液硅的润湿性

液硅在耐高温材料上的润湿性对于低成本太阳能电池生产过程中硅的精炼和铸造具有重要的研究意义。为了研究液硅的润湿性,采用座滴法分别研究真空和氩气气氛以及不同温度条件下液硅在高纯石墨以及刚玉基底材料上的接触角。实验结果表明,高纯石墨基底材料表面越粗糙,液硅所形成的接触角越小,从而润湿性越好;真空条件下液硅在刚玉上的接触角并没有随着加热温度的上升呈现下降的趋势,而是在88°~90°的范围内波动,分析图像的过程中可明显看到液硅在刚玉基底材料上左右来回蠕动的现象。     

6063铝材微弧氧化最佳电流密度和槽液温度的探讨

目前的铝合金微弧氧化工艺存在电流密度高、槽液温度范围窄等不足,使其应用受到了限制.为此,从铝材低电流密度和宽槽液温度方面研究了6063铝材的微弧氧化工艺,探讨了微弧氧化工艺中电流密度及槽液温度对起弧电压、起弧时间及膜层厚度等的影响.结果表明,同等条件下,电流密度越大,则起弧电压越低,起弧时间越短,膜层越厚;槽液温度越高,则起弧电压越低,起弧时间越短,膜层越厚;在10 min内,得到12μm厚度的膜层,同等时间内比普通阳极氧化膜厚提高4倍;微弧氧化膜的表面显微硬度相对6063铝材高7倍以上.     

机载喷雾冷却换热特性关键影响因素实验研究

为详细研究喷雾冷却系统在大热沉表面积和无沸腾区下的换热特性,并为喷雾冷却系统的机载应用提供技术基础,搭建以水为冷却介质的开放式喷雾冷却实验台。基于实验数据从特征参数和无量纲数两方面研究加热功率、喷雾入口压力对换热性能的影响;并根据飞行工况考查重力角度的影响。得到实验结果:在加热功率500~1 400 W及入口压力0.45~0.85 MPa的条件下,热沉表面温度均能控制在80℃以下。加热功率一定时,系统表面传热系数随入口压力的增加而增加,且增加速率随着功率的增加而增加;热沉表面温度随入口压力增加而减小,且减小速率随着功率增加而增加;表面传热系数随Re和We的增加而增加,增加速率随功率增加主要是由于蒸发强度的增加。此外,与重力方向夹角为30°或120°时,喷雾冷却性能最好。结果表明各工况下喷雾冷却换热效果良好,表面参数均处于合理范围,为该技术在机载领域的应用提供技术参考。     

真空环境下乙酸液滴过冷凝固过程传热传质特性

利用真空闪蒸系统对乙酸液滴在真空环境下的过冷凝固过程进行了动态观测,建立了针对单个乙酸液滴在真空环境下过冷凝固过程的传热传质数学模型。模型考虑了液相和固相内的温度分布,引入过冷凝固的动力学条件以及表面升华的传质方程描述凝固界面与升华界面的运动。综合实验测量数据和模型计算结果,掌握了乙酸液滴在环境下过冷凝固过程中的温度变化,比较了乙酸液滴和纯水液滴过冷凝固过程中温度变化的特征,分析了环境压力对液滴温度变化的影响。结果显示:与纯水液滴相比,乙酸液滴具有更高的凝固平衡温度,在实验过程中更早开始凝固。由于乙酸凝固潜热较小,再辉阶段温度上升较为缓慢,凝固时间较短。环境压力越低,凝固过程中液滴过冷度越大,凝固速度越快,液滴最终温度越低。     

润滑油对喷雾冷却性能影响

通过搭建基于制冷循环的喷雾冷却实验台,实验研究了润滑油对喷雾冷却流动性能和换热性能的影响。冷却液中含油量的增加会使得冷却液流经喷嘴时的阻力增加,流量减小;随着含油量的增加,热源表面温度呈微小下降趋势,这一现象在热流密度越高时越明显,系统换热系数随含油量增加呈增大趋势,在含油量达到7.2%时,系统换热系数增加了3000W/m2K,表明润滑油的存在使得流动沸腾得到强化,有利于喷雾冷却换热能力的提高。     

铝合金表面预处理及其镀镍工艺优化

本实验分别采用打磨、混合碱处理、水合肼处理和电晕处理四种方式对AA5052铝合金基体表面进行预处理,探讨了预处理方式对铝合金表面润湿性和表面形貌的影响,并在此基础上对铝合金表面镀镍工艺参数进行优化。通过接触角仪和扫描电子显微镜对镀层润湿性以及表面形貌进行表征,得到最佳化学镀镍条件:镀液温度为75℃,镀液pH值在6.2~6.4之间,化学镀时间40min。通过循环伏安法(CV)探索得到了最佳电化学镀镍条件:电镀时间为240s,电流密度为5mA/cm2,镀液温度为60℃。实验表明,该实验条件下可以得到理想的镍镀层,且该方法可以广泛应用于其他相关的材料研究领域。     

渗透汽化膜表面结构对分离过程的影响

用低温氧等离子体处理聚乙烯膜,被处理的膜通过红外、表面接触角、电子扫描显微镜、元素分析等手段证明在其表面形成了多量的羟基、羰基和羧基等含氧基团。当将这种处理膜的处理面对着原料液（ＵＰＥ）、处理面对着低压侧（ＤＰＥ）及原始膜（ＰＥ）分别用来渗透汽化分离乙醇水混合物,发现ＰＥ膜为优先透醇膜。ＵＰＥ渗透汽化产物的醇浓度下降,透量增加,并且透过速率对原料液浓度曲线呈反Ｓ形。ＤＰＥ膜则完全变成了优先透水膜,并且透过速率明显下降,说明渗透汽化膜表面的结构及组成对渗透汽化过程予以重大的影响,膜的上表面主要发生溶解,下表面则对被分离物予以强有力的扩散控制。     

四通道中空纤维NaA分子筛内膜的制备与表征

采用错流真空抽吸涂晶与动态水热合成的方法在四通道陶瓷中空纤维载体的内表面制备出高性能的NaA分子筛膜, 并用于75℃下90wt%乙醇/水混合物渗透汽化脱水分离, 系统考察了晶种液流速、涂晶时间与合成温度对NaA分子筛膜形貌与分离性能的影响。结果表明, 当晶种液流速为100 mL/h、涂晶时间为5 s时制备的NaA分子筛膜致密均匀; 晶种液流速过慢或者涂晶时间过长会导致膜厚增加同时也会在膜表面产生缺陷。当膜在100℃下水热合成两次, 制备的NaA分子筛膜分离性能最佳, 此时膜的分离因子为1585, 通量高达8.8 kg/(m²•h)。当合成温度过低时, 膜的晶化程度较低, 膜表面出现缺陷; 当合成温度过高时, 膜晶体生长速率过快, 交互生长程度较差, 膜的断面产生缺陷, 导致膜分离性能较低。     

连续法合成己二酸二甲酯的膜反应过程研究

以己二酸二甲酯的连续合成为目标反应,考察渗透汽化膜反应过程中的反应温度、进料流量、渗透汽化膜面积、进料中醇酸摩尔比等主要参数对己二酸转化率的影响.实验表明:温度越高,进料流量越小,膜面积越大,进料中醇酸比越高,酯化反应转化率越高;在醇酸比为4,流量0.24 mL/min,膜面积291.6 cm2,反应温度60℃条件下,...     

空冷/水冷混合冷却竖管内LiBr溶液降膜吸收过程数值解

针对风冷和水冷联合冷却的竖管降膜吸收器,考虑汽液界面的阻力、变膜厚、横向对流和冷却水的冷却作用的影响,建立了降膜吸收过程中热质耦合数学模型和同心管环空内冷却水换热数学模型.计算了沿竖管内表面的液膜厚度、温度、浓度以及冷却水在混合冷却条件下的温度分布等参数.分析了冷却水进口温度、LiBr溶液Re数和PE数等参数对传热系数和吸收速率的影响.数学模型的计算结果与实验数据吻合较好.得出的结论对联合冷却吸收器的设计和优化具有指导意义.