切向漩流半开式热管稳态传热性能的实验研究

为了强化半开式热管的传热效果，提出了一种在半开式热管凝结段的侧端切向对称开孔的方法.通
过改变侧端切向开口的位置和侧端切向开口孔径的大小，研究了切向漩流半开式热管的沸腾换热和凝结换
热特性，以及这种结构的变化对切向漩流半开式热管总体传热性能的影响.实验结果表明，沸腾段的换热
系数随着开孔的相对位置增大而降低，随着侧端开口直径的增大而增大；开孔相对位置在30％～50％时，
凝结换热系数较低；凝结换热系数随侧端开口直径的增大而增大，侧端开孔相对位置越小，侧端开口直径
越大，总体传热性能越好.     

重力型热管散热器传热特性的实验研究

孙志坚，王立新，王岩，吴存真，岑可法选择水作为工质，通过确定蒸发段和冷凝段的结构尺寸，设计研制了电子器件重力型热管散热器，建立了其传热性能测试实验平台，测试了在不同散热功率、进口风温和进口风速下热源表面的温度，比较并分析了测试结果.研究表明,重力型热管散热器具有良好的散热性能，可满足较高热流密度电子器件的冷却要求.性能测试台是改进散热器设计的重要手段，测试系统风速、风温及散热功率稳定，能达到设计时所要求的精度，为进一步研究重力型热管散热器的传热性能提供了实验基础.     

碳纳米流体特性及其在重力热管内的传热

采用阿拉伯胶辅助分散法制备了一种新型的纳米流体--碳纳米管 水纳米流体,并以其为工质在以铜为管壳的一种新型重力热管内进行了传热实验研究.制备和实验结果表明,碳纳米管 水纳米流体的导热系数比基液水约增加了30％～50％,导热能力明显增强;这种纳米流体黏度低,流动性好,制备过程简单,可用于大规模生产;纳米流体重力热管加热段沸腾换热弱化了纳米流体的稳定性对热管传热性能的影响,实现了纳米流体与重力热管的优势互补;以该纳米流体为工质的重力热管的内热阻比水小,并且随着传输功率的提高,热管总热阻逐渐减小,传热性能逐渐提高.     

分离式热管的传热极限

应用热管理论和自然循环流体动力学理论,对分离式热管内的传热极限作了分析,指出了分离式热管的传热极限与传热过程中的热流密度和热管内的充液量有关,在高热流密度传热和充液量偏多或偏少的情况下,会存在以下几种传热极限：１．蒸发段的干涸传热极限;２．蒸发段的沸腾传热极限;３．冷凝段的凝结传热极限;４．循环回路的流动传热极限。     

热管性能评价准则探讨

传统评价热管的传热性能的方法是比较热管的等效导热系数(有效寻热系数、当量导热系数、相当导热系数)的大小,其不足之处是几何因素与传热因素混在一起来评定传热性能。为此,在剖析传统评价热管的传热性能的方法的基础上,提出了用等效对流换热系数来评价热管性能,等效对流换热系数客观地描述了热管综合的传热能力,其值的大小可以作为判断热管传热性能优劣的标准。同时建立了相应的理论模型,从而使对热管性能的评价更加完善、更加合理。     

利用汽车尾气的热管暖气装置的安全性研究

利用汽车尾气的热管暖气装置是通过调整蒸发段与冷凝段的管长之比,进而控制蒸发段与冷凝段的换热系数之比,使冷凝段的换热系数和传热面积之积与蒸发段的换热系数和传热面积之积的比值在合理范围,从而控制热管管内温度,使热管处于安全工作范围.阐述了利用汽车尾气的热管暖气装置管内温度控制原理,并对其安全性进行了分析.     

重力式碳钢—水单支热管传热性能的研究

重力式碳钢一水热管,由于构造简单,造价低廉,在国外已广泛地用于能源利用工程.重力式碳钢—水热管的性能主要是传热极限和换热系数,研究的主要目的是(1)研究热管的轴向等温性,并找出影响热管等温性的主要因素.(2)研究蒸发段和冷凝段的换热系数.(3)研究热管的传热极限.本文作为第一阶段的工作,着重讨论描述重力式热管热—质交换过程的基本方程式和它的等温性,并用实验证明已定结构参数的重力式热管的温差与所传递的热量成正比.     

低温重力热管传热性能的理论与实验研究

为给重力热管在低温区的应用提供理论依据,以液氮作为工质对其稳态传热特性进行了实验研究.分别对冷凝段、蒸发段液膜和液池进行分析,建立了综合的数学模型.根据质量和能量守恒方程迭代计算得到了液池高度和液膜沿管长的分布.在液池模型中,通过假设空泡系数的分布,基于其他实验研究的结论提出了自然对流与核态沸腾换热面积公式.当工质液体体积与重力热管总体积的比值为13.5%和15.2%时,计算值与实验值吻合较好.理论和实验研究结果均表明,在蒸发段内液膜和液池的位置对蒸发段壁温的分布有较大的影响.     

板式脉动热管的磁流体实验研究

脉动热管被认为是超高热流密度功耗的工况中最具前景的散热元器件之一,与逐渐发展成熟的纳米技术一同被广泛应用于电子散热设备中,因此探究纳米流体脉动热管的运行与热特性变化机理十分重要。通过采用外加磁场的方法来强化纳米磁流体脉动热管传热的实验研究,搭建了纳米磁流体脉动热管的传热测试可视化实验台。分别测量了在磁场为25、5、1、0 m T以及在2种不同磁场方向(脉动热管蒸发段的正后方与正下方)作用下,板式脉动热管的温度分布和传热速率,研究了纳米磁流体、热负载功耗、磁感应强度与磁铁摆放位置等因素对其换热性能的影响。实验结果表明,用四氧化三铁/乙醇纳米流体作为工作流体,在磁场作用下可以显著强化脉动热管的传热性能,其中置于脉动热管蒸发段正下方的永磁体能够更多地优化脉动热管的传热性能,这可为超高热流密度功耗的工况提供借鉴指导。     

不同强化换热管内流动沸腾换热特性对比

采用实验方法对比制冷剂R410A在6根强化换热管和1根光滑管内的流动沸腾换热特性. 实验测试段饱和温度为6 ℃,进出口干度分别为0.2和0.9,质量流速变化范围为80～350 kg/（m²s）.实验结果表明：三维强化管相对光滑管流动沸腾换热系数的强化倍率可达1.14～1.53,因为强化表面上的凹痕阵列能够增强两相间湍动、提高汽化核心数目并打断液膜边界层制造分离流和二次流从而强化换热. 三维强化管中,管1EHT在低质量流速范围内具有较好的换热性能,而管2EHT在相对较高的质量流速时强化性能更优;齿形参数不同的3根内螺纹管间的换热系数差距较大,其中当内螺纹管螺旋角足够大时齿高与液膜厚度之比相近的内螺纹管具有较好的换热性能.     

水—碳钢热虹吸管的相容性及热管性能的初探

本文讨论了水—碳钢热管的相容性问题。分析了金属腐蚀的基本原理并据此提出了解决水—碳钢相容性的措施:管壳钝化处理,缓蚀浸泡、工质中添加缓蚀剂以及沸腾排气法等。测定了实验热管的性能,包括起动温度、起动时间、温差水平以及传热性能等,取得了理想的结果。在寿命实验中持续运行了5000小时以上,未发现任何明显变化。     

碳钢 - 水热虹吸管内部强化传热的试验研究

为拓宽热虹吸管温度使用范围,提高单管的传输功率,对碳钢 水热虹吸管内部进行了强化传热的试验研究．结果表明,合理选择分流管的结构尺寸,将其置于热虹吸管内,可以起到强化沸腾换热的效果．     

开式二相热虹吸管的传热特性

为了研究开式二相热虹吸管的传热特性,对其内部流动进行了理论分析,推导出了影响其工作极限———阻流现象的判据。在实验基础上建立了考虑开式二相热虹吸管倾角、开孔数、孔径及热流密度等影响的当量传热系数的经验公式。对比实验表明:开式热管的当量传热系数为闭式热管的85%以上,总传热量为相同工况下闭式二相热虹吸管的90%以上,而成本只有其50%左右。     

铜-水基纳米流体环路热管太阳能热水系统的实验研究

采用"二步法"制备了铜-水基纳米流体,并对纳米流体进行了透射电镜分析。对不同质量浓度下(0.1%、0.15%、0.2%)铜-水基纳米流体的环路热管太阳能热水系统进行了实验研究,分析了环路热管太阳能热水系统中的水箱水温变化、瞬时光热效率,并与去离子水系统进行了对比分析。实验结果表明,纳米铜颗粒的加入增加了液体的导热系数,铜-水基纳米流体更适合作为太阳能重力环路热管热水系统的相变传热工质,且存在一个最佳的纳米流体工质质量浓度(最佳质量浓度为0.15%),可使得环路热管热水系统的传热性能最佳。     

水平光滑管内R245fa轴向均匀沸腾传热特性实验研究

R245fa是有机朗肯循环系统（Organic Rankine Cycle,ORC）最常用的工质之一,研究其传热流动特性对于指导R245fa的ORC设计和运行有重要价值。搭建了有机工质单管传热流动测试台并开展了水平光滑管内R245fa在90℃下的沸腾传热实验研究。实验获得了平均干度、质量流率对平均流动沸腾传热系数和壁温沿管程分布的影响规律,并分析了原因。将实验结果与3个经典传热关联式预测结果进行了对比,结果显示平均偏差分别为38%、39%、20%。R245fa高温蒸发实验结果可为进一步修正传热关联式提供基础数据库,并用于指导热力循环工程实践。     

液滴撞击圆柱外表面蒸发换热的数值模拟

为进一步研究液滴撞击加热壁面过程中的破裂现象及不同参数对液滴蒸发换热的影响,采用CLSVOF方法和相变模型对液滴撞击加热圆柱外表面进行三维数值模拟.模拟过程中考虑了壁面温度、接触角以及撞击速度对液滴蒸发换热的影响.结果表明:液滴产生破裂的位置与液滴撞击壁面时的速度有关,当撞击速度较小时,破裂产生于液滴中心处;当撞击速度较大时,破裂处位于中间和边缘两部分液体之间.液滴撞击壁面后,在三相接触线和液滴破裂处附近产生了蒸汽旋涡,强化了液滴与壁面间的换热,增加了液滴侧的壁面热流密度.短时间内壁面温度对液滴蒸发量的影响较小,但撞击速度与接触角对其蒸发量的影响较大,且接触角越小,撞击速度越大,壁面平均热流密度越大,液滴蒸发量越大,有利于液滴与壁面间的换热.     

热管式溶液吸收器传热传质过程的数值模拟

本文首次利用水重力热管，以溴化锂水溶液为工质，对在热管外壁面上溶液降膜吸收水蒸气并移出吸收热的传热传质过程进行了数值模拟。结果表明，在一定条件下，所需热管加热段长度随膜雷诺数的增加而增加，随输出热温度的提高而减小，并且降膜平均传热和传质系数随膜雷诺数的增加而降低；利用热管作为吸收器的传热传质元件，其传热温差很小，但在较大浓差和较大雷诺数下，所需热管加热段长度太长。在热管外壁面上的溶液降膜吸收过程有待强化，以使吸收过程产生的热量与热管的传热能力相匹配。     

小型平板热管的传热特性

以丙酮、乙醇和水为工质,对小型平板热管在充液率为20%~90%的传热性能进行了实验研究。测量了热管蒸发段和冷凝段管壁、加热和冷却风道进、出口截面等处的温度分布,计算了传热量和传热系数。根据实验结果总结出了工质、充液量和热流密度对热管传热系数的影响。得出该平板热管以乙醇为工质的传热性能最好,传热极限qmax为16~17 kW/m2,最佳充液率为50%,并给出平均传热系数综合关联式。实验结果可供工程设计参考。     

空气源热泵建模与单级蓄热器仿真选型

针对空气源热泵工作时能效比会随着气温下降而明显降低的问题,在空气源热泵上增加了一级蓄热装置。在MATLAB下对单级蓄热器空气源热泵进行仿真,结果表明增加蓄热装置可以平衡空气源热泵的能效比。以太原最冷月统计24 h平均温度为前提,模拟蓄热器在不同质量的蓄热材料、不同长度的蓄热管和放热管下的不同表现。仿真结果表明,最优换热材料质量为170 kg,蓄热管为30 m,放热管为8 m。