水基纳米流体大容积沸腾换热特性分析

以提高换热设备工质换热效率为背景,通过在系统压力0.1MPa下对去离子水、水基氧化铝、水基氧化铜纳米流体进行池沸腾换热实验,从过热度、沸腾换热系数、强化率等方面综合分析不同热流密度的纯水及浓度分别为0.001%、0.01%、0.1%、1%、2%的两种纳米流体的沸腾换热效果,并从活性气泡临界直径、汽化核心、工件内外表面面积比值等方面进行机制分析。结果表明,水基氧化铝纳米流体的换热特性要好于水基氧化铜纳米流体。当纳米颗粒浓度小于1%时,导热系数提高,从而使热流密度增加;表面张力降低,从而使活性气泡临界直径减小;沸腾换热效率将随着颗粒浓度的上升而提高。同时,颗粒浓度过大,由于颗粒沉积降低了汽化核心的分布密度,纳米颗粒对沸腾换热的改善作用将会被弱化。     

电场作用下CaCO_3污垢特性的实验研究

为探讨电场作用下换热表面上CaCO_3污垢的结垢特性,以人工配制的CaCO_3溶液为研究对象,通过改变作用于实验段的电场大小,研究电场作用下CaCO_3污垢在不锈钢换热表面的结垢规律。结果表明,有无电场作用下污垢热阻曲线均没有明显的诱导期出现,随着电场强度的增大,CaCO_3污垢的结垢速率先减小后增大,污垢热阻渐近值也表现出先减小后增大的趋势。当电场电压为3000V时抑垢效果最佳,与不加电场时相比,污垢热阻渐近值下降58.3%。垢样的SEM图片表明,在无电场作用时,碳酸钙污垢形貌为不规则细长针状、团簇状、棱角比较清晰的文石结构。电场作用时,碳酸钙污垢以块状、粒状和斜方六面体形状存在,呈现典型的方解石结构。     

弧线管微粒污垢特性的实验研究

微粒污垢的沉积造成换热面流动阻力增大，传热效率降低，腐蚀加剧。文中通过不同流速和微粒浓度下微粒污垢的加速实验，得到了弧线管微粒污垢渐近热阻值和诱导期；同时，用数值方法模拟了弧线管的内部流场和壁面剪切力。结果表明：弧线管微粒污垢的渐近热阻值和诱导期与微粒浓度和流速有关，流速增大、微粒浓度降低，其诱导期延长，渐近污垢热阻减小。而且，在清洁状态、析晶污垢和微粒污垢状态下，弧线管比对应光管都具有良好的传热和阻垢性能，其主要原因是由于弧线管内部流场和壁面剪切力周期性变化所引起的。     

平板热管微槽道传热面上纳米流体沸腾换热特性

针对高热流密度负荷下大功率电力电子设备散热冷却，该文以带有微槽道强化传热面的小型重力型平板热管蒸发器为研究对象，以水-氧化铜纳米颗粒组成的纳米流体为工质，在不同运行压力和不同纳米流体浓度下对平板热管蒸发器的沸腾换热特性以及临界热通量(CHF)进行了实验研究。结果表明：压力对平板热管蒸发器的沸腾换热特性和CHF有强烈影响，沸腾换热系数和CHF随压力降低而大幅度增加。纳米流体浓度对沸腾换热系数和CHF也有重要影响，在低浓度时，沸腾换热系数和CHF随浓度增加而缓慢增加。但是在浓度超过1.0%时，浓度对CHF 的影响基本消失，换热特性反而恶化。研究证明，以水-氧化铜纳米颗粒组成的纳米流体可以明显地强化重力型热管蒸发器换热 特性。     

冲孔矩形翼涡流发生器的氧化镁颗粒污垢特性

为探讨冲孔矩形翼涡流发生器的颗粒污垢特性,选用粒径为50nm的氧化镁颗粒为研究对象,通过实验研究对比了冲孔涡流发生器和未冲孔涡流发生器的污垢和流动阻力特性,考察了孔径、孔数及孔位置对颗粒污垢特性的影响。结果表明:在相同的工况下,与未冲孔涡流发生器相比,冲孔涡流发生器具有良好的抑垢效果和较小的流动阻力损失;随着冲孔涡流发生器孔径的增大,污垢热阻渐近值降低,但降低的幅度变小;污垢热阻渐近值随着冲孔涡流发生器孔数的增加而降低,但是二者并不成同比例变化;冲孔位于外侧位置的涡流发生器的抑垢性能较优。     

螺旋扁管在油冷却器中的污垢特性实验研究

对螺旋扁管与普通直管在油冷却器中的污垢特性进行了对比实验研究。实验采用φ19×2的普通直管和由同种直管制成的螺旋扁管,螺旋扁管导程分别为130mm、180mm和230mm。通过实验,研究了Re和螺旋扁管导程对污垢特性的影响。结果表明,随着导程减小,螺旋扁管污垢热阻减小。在Re≤1500情况下试验用螺旋扁管的污垢特性与光管相近。随着Re增大,污垢热阻都减小,但螺旋扁管的减小速度更大。当Re≥10000时,螺旋扁管污垢热阻约为光管的1/2～1/4。     

不连续双斜向内肋管污垢特性实验研究

以松花江水为工质,采用对比的实验方法对不连续双斜向内肋管与光管的传热和污垢特性进行研究,并用数值方法模拟不连续双斜向内肋管内流场和壁面剪切力。结果表明:随着流速的增加,不连续双斜向内肋管Nu数的增长趋势开始变缓;不连续双斜向内肋管在3种流速下都出现结垢诱导期,流速高时诱导期会相对更长,说明其内肋对管型结构会延长结垢时间;管内流速约达到0.5m/s后,提高流速对污垢热阻的影响已不明显,且与不连续双斜向内肋管传热特性的变化趋势相关;由于不连续双斜向内肋管的内部流场和剪切力的周期性变化,不连续双斜向内肋管的换热和抗垢性能均优于光管。     

横纹管污垢性能的实验研究

在实验室进行了横纹管的传热性能实验，得出了横纹管管内强制对流换热关联式。以硬度800mg/L的人工硬水作为工质，在流速0．38m/s，管外水浴温度60℃和相同管内工质入口温度的条件下，进行了横纹管及其对应光管管内污垢的对比实验。结果表明，横纹管不仅有较好的传热性能，还有较好的阻垢性能。     

半壁受热管内插扭带的过冷流动沸腾传热特性数值模拟

本文使用欧拉多相流模型数值模拟水在半壁受热管内插入扭带的过冷流动沸腾的传热特性,并用公开发表的实验数据对模拟数据进行验证,2种数据吻合良好。同时,在插入扭带的不同扭转比y=4.0、8.0、11.4,质量流量G=900、1 165 kg/(m²·s),热流密度q=570、741 kW/m²情况下,对过冷流动沸腾下截气率、沸腾起始点（ONB）、水温、壁面温度分布和传热系数等传热特性进行了分析。结果表明,管内插入扭带对于半壁面加热的过冷流动沸腾具有传热强化作用,而且扭转程度越大的扭带对半壁加热的过冷流动沸腾强化换 热越强烈。     

用于污水处理的纤维素纳米颗粒表面改性实验研究

纤维素纳米颗粒是一种容易制备,且价格低廉并具有一定可再生性的吸附材料,被广泛运用到有机污染物的去除等方面.通过实验制备高纯度纤维素纳米材料,并将其与3种不同的脂肪酸进行反应,得到改性后的纤维素纳米材料.结果表明：改性后材料的碳元素含量大幅提升,长碳链被成功移植到纤维素纳米材料的表面;通过FTIR,XPS和XRD光谱分析表明,所生成的化合物与理论分析结果相符.该改性纤维素纳米材料的研究成果将为变电站及火电厂提供更先进的污水处理材料.     

运行工况参数对四面体涡流发生器MgO颗粒污垢特性的影响

为了研究运行工况对四面体涡流发生器MgO颗粒污垢特性的影响,选用粒径为50nm的球形MgO颗粒为研究对象,通过矩形通道内的正交设计实验,考察了流速、浓度、入口温度以及水浴温度对颗粒污垢特性影响的主次顺序,探究了各工况参数对MgO颗粒污垢特性的影响,并且在实验范围内探寻了各工况参数的优水平组合。结果表明:在各工况参数中,浓度对污垢热阻渐近值的影响最大,流速其次,入口温度再次之,水浴温度对污垢热阻渐近值的影响最小。污垢热阻渐近值随流速的增大、浓度的减小、入口温度的降低和水浴温度的升高而减小。实验范围内,流速为0.15m·s-1、浓度为200mg·L-1、入口温度为23℃、水浴温度为50℃工况下结垢最少。     

高温低氧气氛下煤粉颗粒燃烧特性实验

在平面扩散火焰煤粉燃烧实验台上,采用光纤光谱仪测量了煤粉颗粒燃烧辐射光谱,根据普朗克定律和双色法研究了不同热氛围(热协流)温度(1 400~1 800 K)和氧体积分数(5%~20%)下煤粉燃烧的颗粒温度和发射率变化规律。实验结果表明:平面扩散火焰燃烧器可以为煤粉颗粒燃烧提供一维稳定且均匀的热氛围;当热氛围氧体积分数从5%增加到20%,煤粉颗粒平均温度增加了约270 K;相同氧体积分数下,当热氛围温度从1 400 K提高到1 800 K,煤粉燃烧的颗粒平均温度增加了460 K左右,着火距离缩短,火焰亮度提高。     

机械振动诱发过冷三水醋酸钠蓄热单元释能特性实验研究

利用钢球敲击和电磁振动器诱发圆角矩形蓄热单元内稳定过冷三水醋酸钠溶液凝固并释放热量,实验研究了蓄热单元表面不同敲击位置以及不同振动频率和输入电压下结晶诱导时间的变化规律.结果表明:17个敲击位置的诱导时间图谱可分为3个层次,即法兰附近、四周边角和单元中间位置,相应平均诱导时间依次为10.2 s,30 s,50 s,尤其...     

CuO纳米颗粒仿生膜太阳能海水淡化实验研究

设计出高效的太阳能集热器来进行太阳能海水淡化,对缓解有些地区的水资源短缺问题具有重要的意义。本文利用商业的CuO纳米颗粒,采取真空抽滤的方法制备了以微孔滤膜为基底的CuO纳米颗粒薄膜。设计并搭建了太阳能蒸发实验平台,针对影响太阳能海水薄膜蒸发的CuO纳米颗粒进行了实验研究。随着CuO纳米颗粒浓度的增加,海水在一定光强下的蒸发效率和蒸发速率都是先上升后下降的。尤其是和纯海水相比,采用CuO纳米颗粒薄膜进行太阳能海水蒸发,能够起到很好的强化效果。     

模拟凝汽器管侧微粒污垢的实验研究

文中描述了微粒污垢的实验研究方法，得出了结垢环境，浓度及粒径对污垢形成的影响规律，并通过对实验数据数学分析和处理，得到在实验工况范围内的污垢随时间增长的定量表达式及其相应的污垢生长曲线。     

螺旋管内沸腾两相流型与壁温特性实验研究

在蒸发温度为5~15℃,工质质量流速变化范围为50~500 kg/(m2 s),热流密度范围为5~25 kW/m2和干度范围为0.01~0.9的条件下,对R134a在卧式螺旋管内沸腾两相流型及壁温特性进行了实验研究。利用可视化技术对流型进行了观察分析,发现在相同工况条件下,卧式螺旋管上升段和下降段的流型有所不同,特别是形成环状流之前存在明显不同的过渡流型,分别为"波环状流型"和"超大气弹流型",因此,对上升段和下降段分别建立了流型图。分别获得了卧式螺旋管沿管长和沿螺旋管横截面圆周方向的壁面温度分布特性。壁面温度沿管长呈逐渐降低的趋势;沿横截面圆周方向,最外侧壁温最低,最内侧壁温最高,两侧温度居中。     

生物质湿颗粒干燥特性实验与模拟研究

生物质作为一种新型的绿色清洁可再生燃料,常常因为水分含量过高而大大降低利用效 率。本文采用实验与数值模拟相结合的方法,对细丝状生物质颗粒在旋转滚筒内干燥预处理过程展开研究,分析了滚筒倾角、气流温度和气流速度对生物质能量传递和水分迁移过程的影响规律。结果表明:气流速度对颗粒与气流之间的对流换热量影响较大,流速增加强化了颗粒与气流之间的对流换热和水分蒸发过程,降低颗粒与滚筒热内壁面之间导热换热量的比重;滚筒倾角在3.5°~4.5°的范围内,颗粒出口温度和含水率均随滚筒倾角的增加而增加;提高气流入口温度,能够增加促进颗粒与气流之间的对流换热和颗粒表面水分汽化速度,使得颗粒在出口处的温度升高,含水率降低。     

TiO_2-R123纳米制冷剂管内流动沸腾传热特性

目前对纳米制冷剂流动沸腾传热的研究较少且存在矛盾的结论。为促进纳米制冷剂的开发应用,通过"两步法"制备体积浓度0.02%,0.04%和0.08%的TiO_2-R123纳米制冷剂,在验证其悬浮稳定性的基础上,考察粒子浓度、干度和质流密度对纳米制冷剂水平管内流动沸腾传热系数的影响,分析其内在机理,结合实验数据建立纳米影响因子和传热系数的关联式。结果表明:添加TiO_2纳米粒子提高了R123的流动沸腾传热系数,当粒子浓度为0.08%、质流密度为200kg/(m~2·s)、干度为0.507时,传热系数最多可提高27.3%。纳米粒子的强化作用随粒子浓度非线性增加、随质流密度的增加而降低,不同质流密度下存在对应的最优干度使粒子强化传热作用最强。现有的纯工质传热模型无法有效预测纳米制冷剂传热系数,提出的纳米影响因子无量纲关联式的计算值与实验值偏差在±15%以内,关联式与Liu-Winterton模型组合计算得到的纳米制冷剂传热系数与实验值的平均绝对误差为14.16%,计算精度满足要求。