新型热管反应器在轻烃醚化中的研究及应用

将热管技术与催化反应器结合,构建了蛇形回路热管反应器。利用该反应器,进行了轻烃醚化工业侧线试验,考察了进料温度、液相体积空速、冷却水流量、进料浓度对反应结果的影响;测定了催化床层的轴向温度分布。利用反应器数学模型并结合试验数据,采用下山单纯形最优化方法获得了床层对热管的传热膜系数准数关联方程。所开发的新型热管反应器在2万t/a甲基叔丁基醚(MTBE)生产装置的扩能改造中应用成功。     

热管式气液固三相固定床鼓泡反应器的传热性能

为了研究热管式气液固三相固定床鼓泡反应器的传热性能,在一内径为50 mm、高800 mm床内充以多孔填料,内插一根φ16 mm×2 mm的水-不锈钢热管的固定床反应器中,用并流向上的热水和氮气进行传热试验研究.研究结果表明：传热量随气相速度u_g增大而增多,在气相速度达到某一数值后,气相速度对传热的影响不显著;并采用最小二乘法拟合得到了试验条件下固定床鼓泡反应器床层与热管加热段管壁之间传热系数的经验计算式.所得到的方程得到了热模试验的验证.     

回路型脉动热管稳定运行传热模型的建立及分析

建立了简单回路脉动热管稳定运行的传热模型,分析影响稳定传热热阻和传热功率的主要因素。结果显示,回路脉动热管的传热热阻可分为冷却热阻和循环热阻,其中冷却流速、冷却面积和冷却段长度占总长度的比例,是影响冷却热阻的主要因素;热源温度和充液率是影响循环热阻的主要因素;冷却温度对传热热阻影响很小。对空气冷却式回路脉动热管,提高冷却面积、冷却段长度比例和冷却流速,提高热源温度、降低冷却温度,提高充液率都可提高传热功率,其中前3个因素是提高传热功率的最佳途径。稳定运行时,传热功率的充液率范围为10%～80%,且随充液率增加,传热功率略有增加。     

热管生物反应器的研究进展

简单介绍了热管的原理和优点,并详细阐述了一种新型生物反应器--热管生物反应器的原理、特点、开发及其进展,以期对传统生物反应器存在的温度分布不均匀、温度控制不灵敏等问题的研究取得突破性进展。     

热管及其在化工反应器中的应用

现代化工生产规模呈大型化趋势,要求更有效的传热元件来消除“放大效应”。简述了热管的工作原理及其在化工反应器中的应用。     

碱金属热管轴向传热极限的研究

通过钠热管测试过程中的实验现象，分析研究热管轴向传热率受粘性传热极限、声速传热极限、毛细力传热极限的限制。给出各种传热极限时的壁温分布曲线，并将实验的传热率值与理论值进行比较。最后对实验过程中未发现携带传热极限进行了详细的分析。     

热管式螺杆及其传热研究

热管应用于挤出机螺杆的热交换，并将热管和螺杆做成一体，提出了热管式螺杆的概念，阐述了热管式螺杆的传热机理，进行了Ｎｕｓｓｅｌｔ分析，指出了影响性能的诸因素，认为热管式螺杆结构简单，传热性能优异。     

热管式反应器的应用研究进展

概述了热管式反应器的特点,对热管式反应器在各类工艺过程中的应用研究现状进行了综述。     

平板脉动热管传热性能的实验研究

对一种具有双面三角形通道的平板脉动热管进行了实验研究,分析了工质、充液率、倾角等对传热性能的影响。结果表明,该热管具有优异的传热性能,最佳充液率为25%~30%,最佳工作角度为90°,在相同充液率和倾角下,当采用丙酮作为工质时,热管传热性能优于水工质。     

不锈钢高通量换热管传热性能研究与工业应用

为探讨不锈钢材料高通量换热管的强化传热性能以及实现该类换热器的工程应用设计,文中给出了常用不锈钢高通量换热管内外表面的结构特征参数,并对该类换热管的传热性能进行了实验研究,结果表明:与光管相比,管内烧结表面的沸腾传热系数提高100%以上,管外纵槽表面的冷凝传热系数提高80%以上。采用Wilson图解法,对实验数据回归分析得到了不锈钢高通量换热管管外冷凝传热与管内沸腾传热的计算关联式,并完成了高通量再沸器的工程设计,设计结果表明比普通再沸器传热效率提高了51.3%,设备进行工业应用后运行良好,为该类型高通量换热器的工程设计提供了依据。     

倾角及冷却工况对多通路并联回路板式脉动热管传热性能的影响

针对多通路并联回路板式脉动热管建立实验台,采用铜质模块加热和水浴冷却方式作为热工条件,着重考察脉动热管在不同倾角（90°,75°,60°）及冷却工况（4.5 g·s^-1和9.0 g·s^-1）下的传热性能,通过壁面温度的振荡和传热热阻来评价其传热效果。实验结果表明,重力对多通路并联回路板式脉动热管传热性能的影响较大,随着倾角的减少,工质的回流变弱,传热热阻变大,传热极限变低;脉动热管的加热功率与冷却能力是相互匹配的,匹配度越高,脉动热管越不易干烧,传热极限越高,在有倾角的工况下提高传热极限表现得更为明显;脉动热管运行时存在一个最佳水流量,在最佳冷却工况下,脉动热管的运行热阻最低。     

不等径脉动热管的传热性能研究

设计了一套不等径脉动热管,并对其进行了性能测试。脉动热管由内径为2.5 mm和外径为3.0 mm的铜管制成,其中蒸发段、绝热段和冷凝段长度分别为400,360,40 mm。分析比较倾角0°(水平),30°,45°和90°(垂直)对不等径脉动热管的传热性能的影响。丙酮作为不等径脉动热管的工作流体,充液率分别为30%,50%和70%。超纯水作为冷却水,流量分别为0.1,0.3,0.5 m~3/h。实验结果表明:在不同热负荷下充液率、倾角和冷却水流量对装置的传热性能影响很大。最大传热量出现在充液率为50%、倾斜角度为90°、冷却水流量为0.5 m~3/h的情况下,装置的最小热阻为0.10℃/W。     

微槽道脉动热管的启动及传热特性

对竖直和水平放置情况下微槽道脉动热管(当量直径2.82mm)的启动及传热性能进行了实验研究,并与内径分别为3.4mm(1^#)、4.0mm(2^#)和4.8mm(3^#)的3个光管脉动热管进行了比较。实验工质为去离子水,充液率为50%。实验结果表明,竖直放置(底部加热)时,微槽道结构可以显著降低脉动热管的最小启动功率和启动温度,在约305W的加热功率下其热阻分别比1^#、2^#和3^#光管脉动热管下降41.7%、35.6%和30.9%,蒸发段壁面平均温度分别下降12.1、11.8和7.6℃;水平放置时,微槽道脉动热管在一定加热功率下能够正常启动,光管脉动热管难以有效运行。使用微槽道结构后,脉动热管显热和潜热传热能力的提高以及微槽道毛细作用利于冷凝液向蒸发段回流可认为是实现热管传热强化的主要原因。     

不凝气体对控温型环路热管热性能的影响

为研究不凝气体对于控温型环路热管热性能的影响,文中制备了一套高性能不锈钢-氨环路热管,通过采用一种不凝气体定量掺杂的方法,对控温型环路热管分别注入了体积分数1%,2.3%,6%和10%的不凝气体。通过实验对比分析了掺杂不同不凝气体体积分数的环路热管与无不凝气体的环路热管的不同的启动特性、控温特性及传热特性。实验结果表明:不凝气体的存在增大了蒸发器与储液器之间的温差,降低了控温的精度和稳定性,随着不凝气体体积分数的增加,环路热管的启动时间增加,系统的热导降低,在更大功率区间内处于可变热导模式。分析实验结果得出了环路热管运行温度与不凝气体体积分数的关系曲线,在工程应用上具有一定的参考价值。     

翅片重力热管传热性能实验研究

热管是一种利用工质相变传热,具有传热温差小、热响应速度快、换热量大等优点的传热元件。为研究翅片重力热管的传热性能,实验测试了翅片重力热管与平板重力热管（铝-丙酮工质）的传热性能,比较了其瞬态热响应速率,获得了翅片与平板重力热管在蒸发段不同电功率稳定加热条件下表面温度沿高度方向的变化规律,计算了平板热管的等效热导率,并与铝板测量结果进行了对比。结果表明：重力热管传热速度快、表面均温效果好,热导率随功率的增大先升高后降低,整体上热导率高达纯铝的84~258倍,翅片热管相比于平板热管具有更好的均温性和散热效果,在建筑供暖、车载电池散热、余热利用等领域具有广泛的应用前景。     

热负荷分布对双蒸发器环路热管传热性能的影响

针对各自带液体补偿器的双蒸发器环路热管,采用模块化建模方式,数值模拟了不同热负荷分布下蒸发器毛细芯内的温度分布,确定了最优负荷分布模式以及系统传热极限。结果表明:施加于双蒸发器上的热负荷将同时影响双芯的温度变化,最优的热负荷分布模式为等热量分布。在一定的热沉温度下,并联双蒸发器环路热管的传热性能要明显优于单蒸发器环路热管,并以此求得该模型的传热极限为130 W,远大于同尺寸单蒸发器环路热管的传热极限37 W。     

多回路泵驱动回路热管系统的换热特性

为提高泵驱动回路热管系统的温度效率,探讨多回路系统替代单回路系统用于空调系统排风能量回收的技术可行性,制作了单回路和三回路泵驱动回路热管系统样机,搭建实验测试平台,研究单回路和三回路系统在夏、冬季运行工况下的换热特性,并基于换热温差均匀性原理进行对比分析。结果表明,相比于单回路系统,三回路系统的性能更优,冬季工况下室内外温差为31.9℃时,换热温差均匀性明显改善,系统温度效率提高22.6%,夏季工况下系统温度效率变化不大。     

脉动热管强化传热及其应用研究进展

脉动热管作为一种新型热管技术,由于其结构简单、传热性能好以及环境适应性强等优点,在热管理、太阳能集热、余热回收等热传输领域都极具应用潜力。高热通量器件、热能的利用和回收等领域的快速发展,对传热装置的传热性能和工况适应性提出了更高的要求。为进一步强化内部两相流传热以及适应不同工况,结构多样的新型脉动热管应运而生。针对新结构脉动热管的研究进展,主要从强化传热性能的内部结构优化、适应不同应用需求的外部新结构及新结构脉动热管的应用研究三个方面进行总结。后续的研究应该在明晰运行机制的基础上,设计出通用性的新结构脉动热管。