管内插入螺旋线的降膜蒸发传热性能研究

提出了管内插入螺旋线的竖管降膜蒸发传热强化方法，并通过实验探讨了液膜雷诺数、传热温差和螺旋线插入物的结构参数对降膜蒸发传热性能的影响。结果表明，插入螺旋线与光管相比，传热膜系数可提高20％以上。     

液膜表面波在切应力作用下的线性稳定性

基于液膜表面的力平衡方程和边界条件,建立了在切应力作用下表征沿倾斜壁面下降液膜流动特性的O-S方程。利用摄动方法,求得了液膜表面波扰动的无量纲流函数扰动和波速表达式,分析了切应力、雷诺数和波数对稳定性的影响。研究表明:切应力是影响液膜稳定性的重要因素之一,同向切应力起不稳定性作用,反向切应力起稳定性用;液膜表面波的稳定性随雷诺数增大逐渐减弱;反向切应力使临界雷诺数增大、扰动增长率减小,同向切应力则起相反作用;表面波扰动的传播速度与波数有关,长波的传播速度低于短波,同向切应力使其传播速度增大,反向切应力使其减小。     

幂率流体绕流二维物体时层流边界层的流动和传热问题

应用流体力学和非牛顿流体力学理论,利用Ｐｒａｎｄｔｌ边界层方程,分析幂率流体绕流恒温壁面时的流动阻力及壁面和流体之间的传热规律,得出绕流时的阻力系数关系式、努谢尔特数与广义雷诺数和普朗特数之间的关系式,并给出了幂率流体绕流水平平板时上述关系式的解。     

自由降膜表面波流动和传热特性的研究

要对垂直自由降膜表面波建立了数学模型及计算方法,在雷诺数Ｒｅ为８８０、等温壁面条件下,根据实验测定的薄膜厚度随时间变化的规律,经坐标转换,在运动坐标系下,采用有限差分法求解动量方程和连续性方程,得到了定常温度下层流降膜内的速度分布和压力分布;并在恒壁面热流密度条件下,结合能量方程,求得并分析了换热系数和表面波之间的关系。     

幂率流体绕流二维物体时层流边界层的流动和传热问题

应用流体力学和非牛顿流体力学理论,利用 Ｐｒａｎｄｔｌ 边界层方程,分析幂率流体绕流恒温壁面时的流动阻力及壁面和流体之间的传热规律,得出绕流时的阻力系数关系式、努谢尔特数与广义雷诺数和普朗特数之间的关系式,并给出了幂率流体绕流水平平板时上述关系式的解．     

管间距对水平管降膜蒸发流动形态和传热的影响

为了探讨管间距对水平管降膜蒸发的影响,以水为工质,研究了19 mm直径的铝黄铜水平管上降膜蒸发的传热与流动状况。通过对3种管间距在Re范围35~347下液膜流动形态的观测,归纳出水平管降膜流动流态转变时的临界Re数;测量了管壁表面温度和饱和蒸汽温度,计算得到管子表面的平均传热系数和局部传热系数,分析了管间距对局部和平均传热系数的影响。实验结果表明:在较大管间距情况下,不同流态间转变的临界Re数没有明显区别,但是在小管间距情况下,滴柱状向柱状以及柱状向柱帘状转变的Re数会变小;平均传热系数会随着管间距变小而降低,且当管间距为0.3倍管径时,喷淋密度的变化对平均传热系数的影响将变得不明显。此外,沿管周方向顶部的局部传热系数也随管间距变小而明显下降。     

热非平衡和切应力作用下液膜流的扰动传播特性

基于完整边界条件,采用参数摄动法,推导并求解了沿倾斜壁面下降的蒸发或冷凝状态下适用的二维剪切液膜流动的Orr-Sommerfeld方程,得到扰动传播速度的表达式,分析了相变和切应力的影响。研究表明:扰动传播速度受蒸发状态影响而增大,受冷凝影响而减小;正向切应力促使扰动传播速度增大,反向切应力使其减小;在小雷诺数下内,雷诺数对扰动传播速度影响较大,随雷诺数增长,其影响逐渐减弱。     

水平圆管淋水降膜换热研究

系统研究水平圆管层状无波动降膜换热,依据能量积分方程详加分析,得到了换热准则式。用计算机进行液膜动力学分析,所得实验结果与理论分析吻合较好。     

结构对圆形水平排管喷膜蒸发传热性能影响的研究

通过对圆形水平排管不同管子间距的实验研究,介绍了实验装置,阐述了实验现象,分析了实验结果,认为不同的管子间距对水平排管的传热性能是有影响的且存在有一最佳间距和流量关系,为水平管蒸发器的设计提供了实验依据。     

不同排列方式下水平降膜管束中的管束效应及传热特性

管束效应普遍存在于水平管降膜蒸发管束中,表现为随着管束深度的增加,传热性能逐渐变差,严重影响着降膜蒸发器的运行效率.为了查明管束效应的产生机理,文中研究了46℃水在恒热流密度(47.3 kWm^-2K^-1)条件下的管束降膜流动及传热特性.结果表明:(1)正方形排列管束传热性能最差,管束效应最明显;三角形排列管束传热性能最好,是正方形排列管束的1.3倍;(2)沿管束深度方向,传热系数波动幅度先增加后减小;(3)供液高度、竖直管间距的增加有利于上排管传热,对下排管影响较弱;(4)液膜分布对上排管传热影响较大,但随管束深度增加逐渐变弱.     

液体薄膜流的流动和传热特性

液体薄膜流作为一种高效传热传质方式,具有广泛的工业应用价值,其内在流动过程和传热机理十分复杂。通过全面分析液体薄膜流的表面波特征、流动和传热特性的研究现状,总结了目前已取得的研究成果,并指出其中存在的不足和可供深入研究的方向。     

The effect of interfacial evaporation on heat and mass transfer of falling liquid film

Analysis of experimental data and estimation of the order of magnitude for interfacial mass diffusion have demonstrated that considerable excess evaporation exists on the free interface of falling liquid film, and that the capillary pressure caused by surface tension is the driving force of this excess interfacial evaporation, which we called the "capillarity-induced interfacial evaporation". By correlating the experimental data, an empirical expression of the effective capillary radius, re, is obtained with which the evaporative rate formula we derived and reported previously has been modified to improve the prediction of the critical heat flux for film breakdown. Comparisons with the available predicting models show that our modified equation can predict the experimental results with much lower relative deviation.     

下降液膜二维剪切表面波的演化方程

基于边界层理论,采用积分方法,建立了沿倾斜壁面下降、表面有气流作用的液膜二维表面波扰动演化方程。模型中包含了界面切应力、雷诺数、表面张力、倾角、流体物性的影响,为进一步分析上述因素对液膜流动稳定性的影响,提供了一种合理的数学模型。     

圆管层流入口段耦合换热的数值模拟研究

采用控制容积法与蒙特卡罗法对圆管层流入口段参与性介质的辐射一对流耦合换热进行了数值模拟研究．在对流一扩散项的离散中,分别采用了一阶差分的指数格式与二阶差分的QUICK格式．通过模拟计算,比较分析了两种差分格式的结果差别,考察了入口段耦合换热的温度场、径向导热热流场以及对流换热壁面热流与努谢尔数的分布特征．研究表明,入口段速度边界层发展对势流区的排挤效应对耦合换热有明显影响,采用QUICK格式能够模拟这一现象,而一阶差分格式不能,后者过高地估计了对流换热强度;辐射换热在抑制对流换热作用的同时,使两种差分格式的模拟结果呈现偏差的区域由入口附近向出口方向扩展．     

Convective heat transfer for incompressible laminar gas flow in micropassage with constant wall temperature

Theoretical investigations have been performed on the convective heat transfer for incompressible laminar flow of gases through microtube and parallel-plates micropassages with constant wall temperature. Considering the change in thermal conductivity and viscosity of gas in wall adjacent region from the kinetic theory, mathematical models are built for both of the micropassages. The dimension-less temperature distribution and the corresponding heat transfer characteristics are simulated numerically, and the results discussed briefly.     

翼片诱导纵向涡强化层流对流传热数值模拟

利用三维数值模拟,分析了圆管内添加翼片后流体的流动结构和对流传热特性。模拟中,翼片与壁面呈45°倾斜放置,选取包含1个翼片的1／6通道进行研究。结果表明,翼片可在下游诱导产生2个旋转方向相反的纵向涡,形成对称的涡偶,涡偶外侧为背壁流,内侧为向壁流。纵向涡结构提高了流体在径向上的速度波动,在翼片下游靠近管壁处,最大速度可达到主流平均速度的80％,增强了对速度边界层的扰动。流场的改善使通道内的温度场分布更加均匀,与光滑通道相比,壁面附近的温度梯度可提高接近1个数量级。流体对壁面的冲刷作用使对流传热得到强化,相对于光滑通道,壁面局部Nu数可提高近50倍。纵向涡对通道内流体的强化传热作用随Re的增加而显著提高。     

界面切应力和重力驱动下受热过冷薄膜的破断模型研究

液膜破断过程的内在机理受流体物性、流动状态和界面边界条件的影响而有所不同。针对界面切应力和重力驱动下的受热过冷液膜性破断过程,基于控制体内的力平衡方程,建立了受热过冷液膜破断力平衡模型,模型包含了滞止压力、重力、表面张力、切应力、热毛细力和蒸汽压力的影响。在重力驱动、重力和切应力协同驱动和切应力驱动下,分别推导出层流和紊流的临界液膜厚度和最小润湿量的理论关系式,为分析受热过冷液膜的破断特征提供了一种可借鉴的理论模型。     

Mechanism and numerical analysis of heat transfer enhancement in the core flow along a tube

The present study introduces the principles of enhanced heat transfer in the core flow to form an equivalent thermal boundary layer in the fully developed laminar tube flow, which consequently enlarges the temperature gradient of the fluid near the tube wall, and thereby enhances the heat transfer between the fluid and the tube wall. At the same time, the increase of flow resistance in the tube is not so obvious. Mechanism analysis and numerical calculation based on air and water have been carried out to verify the principle and method presented in this paper, which may bring positive effects to the design of heat exchanger with high heat transfer efficiency and low flow resistance. Supported by the National Key Basic Research Development Program of China (Grant No. 2007CB206903)     

Flow and heat transfer characteristics in the porous wick condenser of CPL

An analytical investigation has been conducted to understand the internal fluid flow and heat transfer in the condenser with porous wick of an innovative capillary pumping loop (CPL) system. A mathematical model is proposed and used to describe the flow and heat transfer, especially interfa-cial transport phenomena. The liquid-vapor interface of the condensed liquid film was numerically determined . Some factors, such as vapor pressure, wall subcooling, wall heat load and thermofluid properties, have significant influence on the heat transfer process and the shape of liquid-vapor interface. Meanwhile, an experimental facility was setup and an experimental investigation was completed. Theoretical prediction and experimental results show quite good consistence.