两相闭式热虹吸管强化传热研究进展

回顾了两相闭式热虹吸管强化传热技术研究现状,将热虹吸管强化传热技术归纳分为4类,即采用高效工作介质、管壁内表面处理、管内设置内插件和其它类。分别阐述了这4种技术的强化传热机理,总结得出大部分技术多局限在实验分析层面上,缺乏理论上的深入分析,暂时没有得到工业生产的大规模应用。并指出了强化传热技术的理论研究、各种参数对传热性能的影响探究以及如何降低工业应用的生产成本将是今后热虹吸管强化传热技术的研究热点。     

热虹吸管蒸发段内部强化传热的研究

针对工业上应用最多的热虹吸管，其蒸发段常出现大汽泡、弹状流沸腾而引起的不稳定振动以及壁温波动现象进行研究，为改善热虹吸管蒸发段内部的传热性能，进一步提高其传输功率，提出了一种强化传热方法，即在热虹吸管内部插入一根同轴的多孔管，并对同轴多孔管蒸发段的强化传热机理进行了研究，同时通过可视化和性能试验进行了验证，得出了较好的结果。     

基于管内微层蒸发传热机理的热管换热器传热强化研究

基于微层蒸发强化传热理论,对热虹吸管内部设置分流管结构强化沸腾传热机理进行了分析,建立了分流管强化热虹吸管内部沸腾传热模型,并通过大量试验研究验证了理论分析的正确性;同时对热管换热器能量控制方程采用有限差分法进行了数值模拟计算,计算结果与试验结果吻合良好,不仅证明强化传热理论分析与计算方法的正确性,而且表明热管内部强化传热有利于提高热管换热器传热能力、改善热管换热器传热性能及优化热管换热器结构,为工程应用提供依据。     

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。     

两相闭式热虹吸管内部过程可视化及其强化传热研究进展

两相闭式热虹吸管(TPCT)内部包含两相流和相变过程,传统的理论分析和实验研究不能直观地给出其内部两相流流动、热质传递以及蒸发冷凝相变的具体过程。本文介绍了常用的TPCT传热模型,并分别对冷凝段、绝热段和蒸发段传热流动过程的理论研究进行归纳总结。综述了实验和数值研究方法对其内部过程的可视化研究现状,流体力学数值计算软件(CFD)为在保证TPCT内部真实情况下对其进行数值可视化研究提供了可能,给出了国内外的CFD研究成果和仿真水平,指出国内在采用CFD的方法对其研究相对滞后。同时,对TPCT的强化传热方法进行系统总结,尤其是高效流体工质较好地解决了强化传热过程中的污垢问题,重点介绍了纳米流体和自润湿流体强化传热的研究现状和焦点。最后,提出采用CFD方法对TPCT内部流动过程、蒸发冷凝和传热传质具体细节进行数值可视化分析,将实验结果、理论计算以及数值研究三者结合,为深入其内部机理研究开辟了新思路。     

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。     

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%.     

供暖装置中对热虹吸管的实验研究

绿色环保供暖装置中采用了太阳能和热管技术,这种技术可以用于家庭供暖和汽车内供暖环保安全,既节省了煤和汽油的燃烧又降低成本保护环境,而装置中主要的传热元件是热管。本装置采用两相闭式热虹吸管来增加装置的传热性能。因此为了提高传热效率,在不同功率和不同倾角等方面对两相闭式热管的壁温进行了传热性能的实验研究。更好的把这种工业技术应用到生产、生活实践中。     

横纹管强化吸收器的传热传质实验研究

在吸收式热泵的吸收器中,利用LiBr水溶液为工质,对横纹管强化管外降膜吸收过程进行了研究。实验结果表明:影响横纹管传热强化的主要因素为LiBr水溶液喷淋密度、横纹管结构参数节距和槽深,各个因素对强化效果影响不同;与光管相比,横纹管的传热传质效果明显得到了增强,但是不同结构参数节距与槽深的横纹管,其强化传热传质的效果不同。在实验范围内,横纹管强化LiBr溶液吸收水蒸气的传热系数是光管的2.1—3.25倍,传质系数是光管的1.25—1.93倍。     

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。     

一种高等温两相闭式热虹吸管的瞬态特性

介绍了一种具有工作阱的两相闭式热虹吸管的结构和特点。通过观察实验,将热虹吸管的启动模型简化为蒸汽温度只随时间变化的非稳态模型,通过数值计算求解热虹吸管内蒸汽随时间的变化关系。将热虹吸管的工作阱作为研究对象,数值计算得到的温度响应作为工作阱的温度边界条件,利用FLUENT求解工作阱内温度及压力分布。结果显示计量阱内除管口位置外具有良好的等温特性。将模拟值与实验值进行比较,计算值和测量值吻合较好,最大偏差出现在响应时间为100 s左右,温度偏差为3.7 K。模拟和实验均证明工质充灌量对具有工作阱的两相闭式热虹吸管的启动性能影响不大。     

全钒液流电池与质子交换膜燃料电池中可控的传热传质研究

简述了全钒液流电池和质子交换膜燃料电池系统中通过控制传热传质机理来提高电池系统性能的研究进展。在VRB中主要回顾了温度场、电极、质子交换膜、流场设计及外场对传热传质过程影响的相关研究。关于PEMFC主要介绍了温度、膜电极的有序化、流场设计及重力场对传热传质过程影响的相关研究。总结了这2类电池传热传质过程研究的主要方向,并展望了这2类电池的发展前景。     

垂直封闭两相热虹吸管内部流动的可视化实验研究

本文采用照相和高速摄影技术,拍摄了透明氧化锡镀膜石英玻璃热虹吸管内弹状流、环状流、泡状流、抛液混状流等流型,同时拍摄了两相流动达临界状况时引起加热段大面积干涸,从而发生传热危机的液阻现象。这对今后深入揭示热虹吸管的内部流动和传热机理,提供了可靠的基础。     

雾的形成对蒸气和不凝性气体混合物的强迫对流膜状凝结换热的影响

本文研究了雾的形成对饱和蒸气和不凝性气体混合物的强迫对流膜状凝结时传热、传质的影响,提出了以两相边界层内液滴质量成分Y_(?)为表征雾的影响参数。通过通用模型的建立,分析了液滴存在时气相传热传质的机理,获得了气相传热传质系数和液滴平均质量成分与冷凝条件之间的解析关系式。计算结果表明,雾的形成对蒸气传质系数影响较小,而对混合物显热对流换热系数影响较大。本文理论值与文献中数值解也较吻合。     

气-液-固磁稳定床研究进展

综述了气-液-固磁稳定床的研究进展,涉及流体力学特性、传质过程、返混与扩散等.兼有固定床和流化床优点的磁稳定床具有压降低,传质系数高等优点,已在石油、化工及环境等领域获得了应用.指出今后应加强气-液-固磁稳定床的传热特性与传热机理、传质机理、流场模拟技术、固相摆动速度及其对流动、传热和传质的影响、局部流动稳态与瞬态性能、工业反应器用磁场发生装置优化设计的研究.     

闭式冷却塔螺旋盘管传热传质性能

闭式冷却塔因其节能、环保、洁净等优势,被广泛应用于冷却水清洁度要求较高及其他特殊工艺流体冷却的场合。以闭式冷却系统螺旋换热盘管模块为研究对象,从传热传质基本原理出发,采用Poppe分析法,构建螺旋换热盘管的传热传质数学模型及螺旋盘管管束单元的传热传质微分方程。设计和搭建闭式冷却塔实验测试平台,探究在空气流量1 000—2 300 m³/h、喷淋密度1.09—2.72 kg/(m²·s)、冷却水流量0.47—1.09 kg/s与冷却水进出口温度32—56℃时螺旋盘管传热传质性能的规律;拟合得到了管外水膜与空气的传质系数经验公式;编写螺旋换热盘管模块热力性能二维MATLAB求解程序。计算结果和实验结果对比表明：冷却水出口温度的最大误差为1.73%,喷淋水出口温度最大误差为5.79%,满足工程计算需求。     

搅拌槽内气——液体系的分散,传质和传热

综述了搅拌槽内气－液体系分散、传质和传热特性，比较了搅拌器类型、通气方式和多级搅拌器对混合性能的影响。对文献中观点的分歧进行了探讨，由此得到两个传质系数关联式，并揭示出给热系数随操作条件变化的机理。     

湿法烟气脱硫工艺中吸收塔传质性能及其强化

介绍了湿法烟气脱硫工艺中吸收塔的传质机理、影响因素和设备结构形式,指出吸收塔应从4个方面进行设备传质强化采用高气速、增加气体均布装置、新型的喷嘴设计及排列和对塔内件的设计研究.讨论了强化吸收塔传质性能的措施和途径.     

搅拌槽内气－液体系的分散、传质和传热

综述了搅拌槽内气－液体系分散、传质和传热特性，比较了搅拌器类型、通气方式和多级搅拌器对混合性能的影响。对文献中观点的分歧进行了探讨，由此得到两个传质系数关联式，并揭示出给热系数随操作条件变化的机理。     

两种电子器件用重力型热管散热器的换热特性

鉴于重力型热管特有的优良特性,设计开发了两种结构形式不同的重力型热管散热器,以用于电子器件冷却.其冷凝段分别采用单根粗的或7根较细的热虹吸管,蒸发段都采用同样的平板容积型蒸发器.为了对散热器的传热性能进行研究,建立了风洞测试系统.实验用电加热模拟发热电子器件,在风洞中对不同加热功率和风速下散热器的性能进行了测试.从总热阻和当量对流换热系数两方面比较了两种散热器的散热能力.研究表明：两种散热器都具有良好的传热性能,在散热功率小于78.47 W时能够满足电子器件的冷却要求;采用7根较细热虹吸管的散热器比采用单根粗热虹吸管的散热器性能好,原因是7根较细的热虹吸管可以将热量分散开来,提高了翅片热效率.