振动平板上降膜流动换热特性

为强化平板降膜换热效率,运用VOF模型和动网格方法的耦合技术,编写UDF函数,建立了振动平板上降膜流动换热计算模型。考虑了表面张力和壁面接触角对液膜流动的影响,研究了不同参数对降膜换热的影响,计算结果表明：振动使得平板上的液膜剧烈波动,强化了液膜传热传质效果;随着振幅和频率的增大,液膜换热效果提高,当频率和振幅同时增大时,换热效果明显提高,在研究的参数范围内,当频率f=50 Hz,振幅A=2.0 mm时,相比于无振动平板降膜,换热效果提高了27%。     

喷雾碰壁蒸发的实验

在低质量流量和低表面过热度条件下,用全锥型实心喷嘴进行喷雾碰壁蒸发实验研究,得出喷嘴在不同流量和喷雾距离情况下,热流密度,壁温和换热系数之间的关系.实验发现,在无沸腾阶段换热系数与热流密度之间基本保持线性关系,当壁温达到110℃左右时,随着热流密度的增加,壁温上升变得非常缓慢,表明此时加热表面上喷雾工质充分蒸发,换热效果理想.     

乙醇和正丁醇添加剂对喷雾冷却的影响

喷雾冷却是高功率电子器件冷却领域最具有发展前景的散热方式。利用在去离子水中添加不同浓度低醇类（乙醇、正丁醇）添加剂以提升喷雾冷却换热性能的方法,搭建了喷雾冷却实验平台并就添加剂浓度对传热特性的影响进行了实验研究。实验结果表明在去离子水中加入乙醇和正丁醇,存在强化换热的最佳添加剂浓度。在还未达到最佳浓度值之前,添加剂浓度越高,喷雾冷却换热效果越好。乙醇的最佳浓度为4%,正丁醇的最佳浓度为0.5%。     

蒸汽在过冷液体喷雾上直接接触相变换热过程实验研究

以水为工质,通过实验研究了饱和水蒸汽与过冷水喷雾逆流直接接触冷凝换热过程,考察了不同入口液相温度下液膜厚度及破碎长度变化、液膜轴向及径向的温度分布;基于实验数据计算出了液膜局部传热系数及总传热系数。实验研究的结果表明,直接接触冷凝换热过程中,低入口液相温度时的液膜厚度和破碎长度更大;液膜在径向方向上存在温度梯度变化,液膜表面的温度较高,中心存在1个最低温度;随着液膜运动轴向距离的增大,液膜温度逐渐升高,喷嘴出口处液膜的温升最快,在整个喷雾的冷凝换热过程中,液膜温升占喷雾换热总温升的80%～85%,因此相比液滴,液膜起主要换热作用;喷嘴出口处的局部传热系数最大,并随着轴向距离增大逐渐减小。实验得到总传热系数的值远大于传统的膜状冷凝传热系数,体现了蒸汽-过冷液体喷雾这类直接接触换热方式的优势。     

乙醇和正丁醇添加剂对喷雾冷却的影响

喷雾冷却是高功率电子器件冷却领域最具有发展前景的散热方式。利用在去离子水中添加不同浓度低醇类(乙醇、正丁醇)添加剂以提升喷雾冷却换热性能的方法,搭建了喷雾冷却实验平台并就添加剂浓度对传热特性的影响进行了实验研究。实验结果表明在去离子水中加入乙醇和正丁醇,存在强化换热的最佳添加剂浓度。在还未达到最佳浓度值之前,添加剂浓度越高,喷雾冷却换热效果越好。乙醇的最佳浓度为4%,正丁醇的最佳浓度为0.5%。     

超声对无沸腾区浸液式喷雾冷却的影响研究

超声由于空化和声流机制可起到强化换热效果,为研究其在高热流下对喷雾冷却传热特性的影响,设计并搭建了以H₂O为工质的浸液式喷雾冷却实验平台,在无沸腾区范围内考察了不同喷雾高度、压力和热通量下超声场对喷雾冷却换热性能的影响。研究表明：超声浸液喷雾冷却的换热效果要优于浸液式喷雾冷却,在高热通量152 W/cm²情况下更加明显;强化换热效果会随着喷雾压力的升高而减小,在最佳喷雾高度10 mm和喷雾压力0.1 MPa条件下,浸液超声式喷雾冷却相比浸液式换热效果最高提升14.4%;超声对换热的改善作用随着喷雾高度增加而提升,喷雾高度18 mm时最高强化比29.1%。     

不同蒸气压力下Marangoni凝结换热特性

在蒸气流速4 m·s^-1的条件下,通过实验研究了不同蒸气压力下纯水、纯酒精和不同酒精浓度水-酒精混合蒸气沿重力方向流过竖直铜平板表面上的凝结换热特性,并实现了实验的可视化,同时从理论上初步分析了混合蒸气压力对Marangoni凝结换热特性的影响.实验及理论分析结果表明,在相同蒸气浓度、蒸气流速和表面过冷度条件下,高压下的凝结换热强度比低压的大.且蒸气压力对凝结换热的影响因混合蒸气酒精浓度的不同而不同,在低浓度1%、2.28%和高浓度22%、51%时压力的增加对凝结换热特性的影响较小,而在中间浓度5.1%和9.8%时凝结换热系数随压力的增加明显.     

系统压力影响下的喷雾冷却特性及温度均匀性

喷雾冷却是一种新型的高热通量换热方式。对以水为工质的封闭式喷雾冷却进行了实验研究,并结合实验现象对不同系统压力下喷雾冷却的换热特性及表面温度不均匀性进行了分析,并给出了相应的量纲1压力换热关联式。实验结果显示:由于系统压力较低,喷雾工质在较低的温度下进入两相区,其换热能力远远高于常压下的换热能力,且换热性能随系统压力减小呈指数性增大关系;在实验条件中,可以实现在85℃的平均壁面温度下,热通量达到360W.cm-2;低压下喷雾冷却被冷却壁面的温度不均匀性小于常压下温度不均匀性。     

相变换热器中蒸汽冷凝数值研究

为了改善相变换热器的传热性能,使用Fluent软件分别对水蒸气和空气-水蒸气在竖直平板上的冷凝换热进行数值模拟。气液两相流采用VOF模型,水蒸气冷凝的相变模型采用Knudsen相变系数模型,水蒸气在空气中的扩散采用组分运输模型。研究了进口速度、空气质量分数对冷凝换热的影响,结果表明:当水蒸气中混入空气时,严重影响了冷凝换热性能;换热系数随空气质量分数的增加而降低,同时液膜厚度也减薄,当空气质量分数为0. 1时,换热系数降低了42. 1%,冷凝液量降低了25. 5%;提高流速,可有效提高换热系数,湍流状态下为层流状态下的3倍左右,但冷凝量却无明显变化。     

喷雾冷却塔换热原理和热力性能评价研究进展

本文主要针对喷雾冷却塔在设计和工程应用中换热原理不够清晰和冷却效果评价即热力性能评价困难等问题,分别对不同种类的喷雾冷却塔的换热原理研究进展进行了介绍,并对其换热模型进行了分析,对热力性能评价方法的研究进展进行了探讨。其中对换热模型的分析是在前人的基础上进行了简化,并对文献中出现的两种热力性能评价方法的适用性提出了自己的观点。这对喷雾冷却塔的换热理论研究和工程应用都具有积极意义。