小样品快速冷却实验台的研制及应用

研制了一种用于小样品在低温冷却介质中实现超快速冷却的实验台。通过该实验台对小样品实施弹射,其弹射速度在较宽范围内可调,同时能对小样品的沉浸速度和淬冷温度进行准确的测量。将其应用于小样品在过冷液氮中的超快速冷却过程,可以实现较高的沉浸速度和冷却速率。实验研究表明随着小样品沉浸速度的增大、液氮过冷度的增加,冷却速率明显增加。     

沉浸速度对小样品在饱和液氮中的淬冷沸腾传热的影响

用沉浸法研究了金属小球以较高速度沉浸入饱和液氮时的淬冷沸腾传热特性。实验用了14个直径为0．1－3.0mm的小球，小球运动速度为2－6m/s，在液氮中的运动距离（称为沉浸距离）为50cm，实验发现，沉浸样品的直径减小和沉浸速度增大，均导致沸腾曲线急剧向上方移动，同时也讨论了沉浸距离对沸腾的影响。     

平板在过冷液氮中的淬冷沸腾传热的实验研究

用直径为５０ ｍ ｍ 、厚度为２０ ｍ ｍ 的平板实验研究了倾斜平板在过冷液氮中的淬冷沸腾传热, 方位角为０°（热面水平向下） 到９０°（热面垂直）, 液氮过冷度为０～１３ Ｋ。由实验结果得到, 在所有方位角情况下, 随着液氮过冷度的提高, 在热流密度曲线图上的热流密度曲线向右上方移动; 从最小膜态沸腾点向过渡膜态沸腾转变时, 有一热流密度迅速提高的突变过程, 过冷度越大, 这种突变过程表现得越突出。     

大小样品在液氮中的淬冷沸腾换热比较研究

分析了大小样品在液氮中的淬冷沸腾换热特性。大小样品的淬冷沸腾换热有着明显的差别，小样品的热流密度比大样品的明显高得多。小样品的淬冷沸腾有一起始段，其温降高达６０Ｋ。从实验结果还可以看到，小样品的Ｌｅｉｄｅｎｆｒｏｓｔ点和临界热流点对应的壁面过热度明显比大样品的高。最后还分析了样品直径对临界热流密度的影响。     

沸腾表面对液氮临界热流密度的影响实验

采用液氮作为沸腾工质,通过可视化液氮沸腾实验台,对不同材料和直径的沸腾表面在液氮中进行相关稳态沸腾实验研究,总结分析沸腾表面材料、表面直径对临界热流密度及其对应过热度的影响规律.     

节流阀开度与过冷器工况的关系

大家知道,下塔的液氮(纯与污)节流阀的开度是根据下塔液空及液氮的纯度来调节的。而液空节流阀是根据液面来调节的,当然也可以参考上塔氧气及氮气(纯与污)的纯度来调节。但是,如果液空及液氮的液面计失灵时(一般液氮液面计是不装的),节流阀的开度过大或过小都会影响精馏效果及冷凝蒸发器的工况。除了根据液面、纯度来调节节流阀开度外,还可以参照过冷器过冷度的大小来调节节流阀开度和判断液面的高低。因为过冷器过冷度的大小,直接反映了通过节流阀物流的质和量,所以过冷度的大小与下塔的液面高低及节流阀的开度都有关系。在启动阶段液化期间,过冷器工况可以作为节流阀开度的依据之一,尤其是污液氮节流阀与纯液氮节流阀开度相差过大时,更是如此。     

弦月形狭缝通道内液氮受迫流动沸腾传热强化的研究

研究了液氮在弦月形狭缝通道中受迫流动沸腾时的传热特性。发现液氮在弦月形狭缝通道中的受迫流动沸腾具有很高的换热系数,有显著的强化换热效果。详细分析了弦月形狭缝通道内液氮沸腾传热及流动的偏心特性。研究对于进一步理解狭缝通道沸腾传热强化的机理和狭缝强化传热技术在工程中的应用有着重要的意义。     

小样品在氟里昂过冷液体中淬冷过程的实验研究

介绍了采用微电脑控制的小样品升降温控制装置，测量了小样品在过冷氟里昂Ｒ１２和Ｒ２２的淬冷过程。得到了沸滕冷却曲线以及平均对流换热系数和沉浸速度之间的拟合公式，并讨论了提高小样品冷却速率的方法。     

用CFD方法评价低压过冷沸腾相间传递模型

针对低压过冷流动沸腾两相流问题,基于两流体模型,引入相间质量、动量和能量等相间传递模型建立了低压过冷沸腾三维数值计算模型。经过分析,相间传递模型简化为气泡平均直径、相间作用力和相间传热等模型。采用该数值模型,通过计算流体力学(CFD)方法对过冷沸腾试验进行计算发现,空泡份额分布、气相和液相的平均表观速度与试验值较为符合。计算结果表明,不同的气泡平均直径模型与相间作用力模型对计算结果影响较大,不同传热模型对计算结果影响较小。     

深冷文献消息(国内部分)

20 0 3110 1　竖直狭缝通道中液氮沸腾强化换热的实验研究郭廷玮等　《低温工程》　 2 0 0 2　№ 4　 1～ 4实验表明 ,狭缝间隙对液氮自然对流核态沸腾换热有明显的影响。在低热流密度下 ,间隙小的狭缝沸腾换热比间隙大的狭缝明显增强。当狭缝间隙小于实验压力下气泡的脱离直径时 ,对于同样的热流密度 ,传热温差减小一个数量级以上 ,沸腾换热系数提高十几倍到二十倍以上 ,当热流密度增加一定程度 (>4Ｗ/ｃｍ2 )时 ,间隙小的狭缝沸腾换热比间隙大的狭缝有所减弱。2 0 0 3110 2　ＰＳＡ空气分离吸附过程中的压降特性研究龚建英 ,张玉文　《低…     

无容器凝固条件下La2O3-TiO2二元共晶陶瓷的结构演变

无容器凝固已成为制备新型功能陶瓷材料的重要手段,但直至目前对二元复相陶瓷的深过冷凝固机理研究甚少.本论文采用气动悬浮技术研究了无容器凝固条件下La2O3-TiO2二元共晶陶瓷凝固组织和结构演变.按La2O3-82.8at％ TiO2共晶组分将两种粉体混匀压片烧结成陶瓷圆柱,经激光加热熔化后在触发形核和无容器凝固两种形核模式下凝固.结果表明,烧结后的陶瓷由La4Ti9O24和TiO2两相组成;用光学显微镜和扫描电镜观察了两种形核模式的陶瓷样品形貌,均为规则共晶层片结构,前者因是触发形核,过冷度小,组织较后者粗大,由表面多个形核中心向内部辐射生长;后者为深过冷凝固,组织细小并高度取向,原因是后者是均质形核,过冷度大,晶体生长方向受热流控制.     

小过冷锡凝固点的研究

在对金属凝固和过冷微观机理分析的基础上,分析了影响过冷的主要因素,计算了过冷时晶核的临界尺寸。专门制作了两个具有不同过冷度的锡凝固点密封容器,着重进行了不同粘度石墨粉的添加对锡凝固点的影响实验。在对比实验实验结果的基础上,提出了“小过冷锡凝固点”概念,对国际上“锡凝固点过冷必须大于４Ｋ才能获得理想的温坪”的观点提出了不同见解,并用实验结果证明了“小过冷锡凝固定点”的可行性。     

竖直狭缝通道中液氮沸腾强化换热的实验研究

实验表明，狭缝间隙对液氮自然对流核态沸腾换热有明显的影响，在低热流密度下，间隙小的狭缝沸腾换热比间隙大的狭缝明显增强，当狭缝间隙小于实验压力下气泡的脱离直径时，对于同样的热流密度，传热温差减小一个数量级以上，沸腾换热系数提高十几倍到二十倍以上，当热流密度增加一定程度（＞4W/cm^2)时，间隙小的狭缝沸腾换热比间隙大的狭缝有所减弱。     

微细通道纳米制冷剂压降波动特性研究

为探究热流密度、质量通量和入口过冷度对微细通道流动沸腾压降波动特性的影响,以质量分数为0.8%的纳米制冷剂Al_2O_3-R141b及纯制冷剂R141b为工质在水力直径为1.33 mm的矩形微细通道内进行了流动沸腾实验。结果表明:热流密度从18.2 k W/m2增加到25.4 k W/m~2时,工质进出口压降波动更为剧烈;较大质量通量和较高入口过冷度一定程度上可以使压降波动更平缓;与纯制冷剂相比,质量分数为0.8%的纳米制冷剂Al_2O_3-R141b的压降波动较为平缓,其压降标准差最大降低了18%。     

制氧工问题解答(五则)

<正>1．问:150米3/时制氧机要提取少量液氮时,液氮的管子从什么地方引出最为合适?管径多大?(三门峡市读者问)答:在提取液氮的过程中,应该注意尽量使液氮的汽化损失愈小愈好,以便在同样的操作条件下获得较多的液氮。对150米3/时制氧机来说,液氮取出管的位置最好从液氮节流阀(节-4阀)以后的管道上引出。这样液氮经过液氮过冷器过冷和降压后,汽化损失就减少。可能的话最好设置一只气液分离器。引出管的直径可选用φ8×1毫米或φ10×1毫米的紫铜管。在筒     

润湿异质性表面的过冷流动沸腾实验研究

非均匀润湿表面对流动沸腾过程中的流动模式和传热机制有重要影响。本文以去离子水为工质，实验研究了矩形微通道内硅表面和润湿异质性表面的过冷流动沸腾换热特性。通道横截面为0.5 mm×5 mm,过冷流动沸腾的质量通量分别为300、400 kg/(m²·s),热流密度在30～300 kW/m²的范围内。实验在大气压下进行，过冷度为10 K。对比了与流动方向垂直(HC)和平行(HP)的疏水图案，讨论了不同热流密度、质量通量等工况下的硅表面和润湿异质性表面垂直向上流动沸腾，分析了不同工况下过冷沸腾的沸腾曲线、平均传热系数和两相流流型。结果表明：润湿异质性表面的流动沸腾换热表面传热系数最大提高了39.55%,换热机制主要为核态沸腾。     

金属凝固过冷度与热物性参数的关系

本文建立了金属在均质形核和非均质形核及压力作用下凝固时的过冷度与热物性参数之间的关系方程。从而在通常给出的金属热物性参数的基础上,解释了 Flemings给出的金属过冷度的实验结果,并预测了最大过冷度极值为2/3T_m。本文讨论了热物性参数、形核剂、压力作用对过冷度的影响,以及获得深过冷液态金属的途径。本文还给出间接确定固-液界面能或扩散激活能的方法。     

新型液氮喷洒器

英国BDH设备公司为适应工业或研究工作控制液氮流量的需要,研制了一种新型手提式液氮喷洒器。这种产品可用于食品试验、部件冲击试验、植物或动物细胞的处理。该低温喷洒器是由一个盛装液氮0.5升的优质不锈钢瓶形容器构成,喷头的目的是为了直接输送液体,或通过过冷探针和触发机械装置调节流量。它装有四根直径分别为1.5、3、5和10mm的密封探针及5个喷洒直径为5～25mm的圆锥体,4根探针是在温度-180℃情况下,对小的表面进行直接处理。     

微柱群通道内饱和沸腾换热特性实验研究

为实现微小空间高效散热,本文以去离子水为工质,实验研究了工质流经高度和直径均为500μm的微圆柱组成的叉排微柱群通道时的饱和沸腾换热特性,并采用高速摄像机记录了通道内不同加热功率的气液两相流型,实验参数设定质量流速为341~598.3 kg/(m~2·s),热流密度为20~160 W/cm~2,蒸气干度为0~0.2。结果表明:随着热流密度增大,局部沸腾换热表面传热系数近似单调递减。在低干度区,局部沸腾换热表面传热系数随着质量流速的增加而增大,随着蒸气干度的增加而减小;受过冷沸腾气泡影响,工质进口温度越低,局部沸腾换热表面传热系数越大;随着热流密度增大,微柱群通道流动沸腾气泡流型依次为:泡状流、环状流,且泡状流区的局部沸腾换热表面传热系数明显高于环状流区。     

液氮核态池沸腾CFD模拟和可视化实验

为探究低温流体池内核态沸腾机理,对液氮池内核态沸腾进行了计算流体力学(CFD)建模及实验研究。除了探究过热度和热流关系,重点分析过热度对气泡脱离直径和频率影响。根据实验观测,将核态沸腾过程分为3个阶段:低热流阶段;过渡沸腾阶段;完全核态沸腾(FDNB)阶段。基于得到的沸腾过程气泡直径及频率,构建了核态沸腾CFD数值模型,得到的过热度及热流密度关系,与实验测量得到的数据吻合。