辐射槽面喷雾冷却传热特性试验

针对表面结构强化喷雾传热机理不明确的现状,在辐射槽道结构表面上,以蒸馏水为工质,研究了喷雾流量、槽道深度对传热特性的影响;通过测定液体离开待冷却表面温度、喷雾液体相变量,结合试验照片,探讨喷雾冷却传热机理。研究发现,热流密度随喷雾流量和表面温度的增大而增加;辐射槽面相比光滑表面具有更好的传热性能,槽道深度越大,效果越好,特别是在喷雾冷却的沸腾区。试验现象和曲线证明快速运动的薄液膜是决定喷雾冷却非沸腾区传热的关键;但在沸腾区,汽泡破裂与液滴对接触壁面的冲击更为重要。当槽道深度超过液膜厚度时,再增加槽道深度对提升非沸腾区传热不利,但深槽面能提供更多的汽化核心,有利于沸腾区传热强化。槽结构影响研究、相变量测定以及传热机理探讨丰富了喷雾冷却理论,为进一步完善模型奠定了基础。     

单相阶段板式多喷嘴阵列喷雾冷却的试验研究

喷雾冷却由于在较小的工质流量下可以实现很高的散热能力,在高热流密度散热、电子元器件热控等领域具有广阔的应用前景。针对较大面积的发热表面的温度控制和热量散出,本文建立闭式喷雾冷却循环系统,并选取板式多喷嘴阵列,对其在单相阶段瞬态和稳态时的换热特性进行研究。系统选取水为工质,冷却30mm×30mm的发热表面。试验中测试了板式多喷嘴阵列的雾化性能,并得出了在单相阶段时瞬态的温度变化曲线和不同体积流量下的喷雾冷却曲线。试验结果表明,板式多喷嘴阵列的雾化特性较为均匀,且喷雾冷却在单相阶段能达到较高换热性能,而流量对换热影响明显,在更大的流量下换热性能更显著。     

新型还原铁筒式冷却机传热机理的研究

介绍一种新型的筒式喷雾冷却机,对其工作原理、传热过程、冷却系统进行分析。针对颗粒传热和喷雾冷却两个过程分别建立传热模型,总结设备工作状况,得到了颗粒物料在填充率较小、停留时间较长时其冷却效果更好,同时喷雾系统参数中的压力、流量增大后,雾化液滴平均尺寸变小,液滴速度增大,换热效率变高。     

表面结构对喷雾冷却临界热流密度的影响

在闭式循环喷雾冷却系统上,以蒸馏水为工质,研究了表面结构、喷雾流量对喷雾冷却临界热流密度的影响。结果表明,相较于光滑表面,微槽表面可提升临界热流密度;因具有适当的槽深(0.3mm)和较窄的槽宽(0.2mm),No.2槽面的临界热流密度最大,在流量为18.0m L/min时,临界热流密度为175.7W/cm2,比光滑表面提升了59.1%,对应的液体蒸发率达91.4%;增加喷雾流量能大幅提升临界热流密度,特别是对槽面而言更是如此;流量从13.0m L/min增至23.0m L/min时,No.6槽面的临界热流密度由130.7W/cm2增至212.4W/cm2,相对增加了62.5%,同样情况下,光滑表面临界热流密度仅增加了43.6%。表面开槽可有效阻止液滴滚离待冷面,延长液滴停留时间,这是微槽面临界热流密度更大的根本原因。     

微结构表面喷雾冷却性能试验研究

搭建一套封闭式喷雾冷却试验系统,使用水作为冷却工质,结合高速摄像仪对试验进行可视化研究,分析对比光滑表面和微结构表面喷雾冷却换热特性。结果发现,相比光滑表面,不同几何形貌的微结构表面都能提高喷雾冷却的换热能力,其中换热最好的是方形肋表面,直肋表面次之,扇形肋表面较差,但均优于光滑表面。微结构表面的润湿性强于光滑表面,微结构的存在能够提高喷雾冷却热流密度,使喷雾冷却提前进入两相区,避免了沸腾的滞后性。不同形式的微结构表面表现出不同的换热效果,主要是因为微结构表面对换热的强化不仅和面积增幅有关,还与微槽的紧密程度和排列方式有关。此外,试验中发现喷雾冷却存在温度不均匀现象,且微结构表面温度不均匀性大于光滑表面,但是降低系统压力,这种温度不均匀性可以得到明显改善。     

实心圆锥喷嘴喷雾单相区冷却性能模拟研究

喷雾冷却可获得高效散热效果,本文以深入分析喷雾冷却性能影响因素为目标,对不同实心喷嘴在多种运行工况下的喷雾过程进行了模拟,并分析了喷雾冷却单相区的换热性能.CFD模拟与部分文献试验结果比较验证分析,表明模拟结果可作为深入分析压力旋流喷嘴喷射过程,以及优化其设计和运行的参考.     

切削加工中喷雾冷却技术的试验研究

根据喷雾冷却原理,设计了用于金属切削加工的喷雾冷却装置,确定了刀具几何角度,选择水做为冷却液.实验表明,与干切削相比,喷雾冷却时切削区温度可降低200℃;切削液用量为(0.3～0.5)L/h,且当切削条件调整到理想状态时,工件表面不会有冷却液残留;能够适用于普通的硬质合金刀具.     

压力旋流喷嘴喷雾冷却热传递特性数值模拟

雾化形成液膜的传热系数与厚度是决定喷雾冷却效果的重要因素。采用数值模拟方法,基于加热壁面上的液膜厚度、传热系数与温度分布三个角度,分析喷雾的压力、高度与倾斜角度对喷雾冷却传热特性的影响。结果表明:喷雾压力是影响换热效果重要的因素。相比于低压力工况,高压力工况时壁面上形成的液膜厚度小,壁面平均温度低,换热能力较强。压力工况越大,壁面温度下降程度越高。主要因为喷射压力提高后,液膜的运动速度加快,导致与空气之间的扰动作用加强,促进了液膜破碎和液滴的形成。改变高度使喷射到壁面的液滴密度程度不同,导致温度分布不均匀。研究还发现喷雾高度对换热影响存在一个最优值,H=6 mm时,换热效果最好。同样,改变倾斜角度导致壁面分为喷雾密集区跟稀疏区,换热效果区别大。喷雾倾角θ=30°时壁面换热效果最好且温度分布相对均匀。通过分析得到的变化规律为喷雾参数的设定和喷雾效果的优化提供了理论依据。     

铁基粉末冶金刹车材料加压烧结冷却水流量研究

对于铁基粉末冶金刹车材料而言,加压烧结冷却过程中冷却水流量是保证材料获得优良综合性能的关键参数之一.通过粉末冶金方法制备了铁基刹车材料,研究了空冷和不同水流量(12 L/s、27 L/s、40 L/s)条件下,材料组织、力学性能及摩擦磨损性能的变化规律.通过光学显微镜和扫描电镜分析了材料性能变化规律的形成原因.结果表明:冷却水流量与冷却时间及冷却速度并不是简单的正比例关系,当冷却水流量为27 L/s时,冷却所用时间最短,材料冷却速度最大,材料组织以片状珠光体和粒状珠光体为主,其它条件下材料的组织主要为片状珠光体,但材料力学性能随冷却水流量变化不显著,同时,当冷却速度为27 L/s和40 L/s时,材料具有最大的密度;摩擦因数比较稳定,材料表面形成了完整的氧化膜,磨损量最小.     

空气循环蒸发分离电镀废水处理系统喷雾分离塔试验研究

喷雾分离塔作为空气循环蒸发分离电镀废水处理系统中最重要的热质传递部件,决定了整个系统的性能.搭建了喷雾分离塔性能测试试验台,研究了不同入口空气温度、空气流量、喷雾流量以及入口溶液浓度对喷雾分离塔传热传质性能的影响.研究表明:通过降低入口空气温度、空气流量和入口溶液浓度,提高喷雾流量,可以提高喷雾分离塔热效率;提高入口空...     

Cooling of a heated surface with an impinging water spray

Several important parameters, such as liquid mass flux, droplet size distribution, droplet velocity, and heating target conditions (roughness and surface temperature) are involved in the industrial spray cooling heat transfer process. In this study, we investigated the effect of liquid mass flux, heating target roughness, and the droplet size on the droplet wall direct contact heat transfer in spray cooling phenomena. Three different conditions of surface roughness were investigated. The measurement of test surface temperature was performed using a non-intrusive method, i. e., using an infrared thermometer. The droplet size distribution of water spray was measured with Malvern 2600. The results indicated that the most influential parameters were the liquid mass flux and the surface roughness. The droplet size and the velocity played a less important role in the direct contact heat transfer because the interactions between droplets were very strong in a dense spray. The smooth surface showed the highest heat transfer among the surfaces tested. At high air pressure ([7] kPa), however, the degree of roughness did not affect much the heat transfer rate.     

An investigation of descaling spray on microstructural evolution in hot rolling

High pressure water spray is used to remove oxide scales in hot rolling of steel plate. This would reduce the temperature temporarily on the workpiece surface. To investigate the effect of temperature variation due to the descaling spray on the microstructural evolution, a thermal-mechanical coupled FE model has been established. The heat loss due to the spray is experimentally measured and modelled using the established FE model. The heat transfer coefficient is determined using an inverse engineering method. A set of unified viscoplastic constitutive equations is implemented into the commercial FE solver MARC through the user-defined subroutine CRPLAW. The effect of descaling water spray on the surface temperature variation is numerically studied. Furthermore, the effect of surface temperature variation on the evolution of dislocation density, recrystallisation and grain growth is investigated for various hot rolling conditions.     

Method of setting Nozzle intervals at the finishing scale breaker

The scale is removed from the strip by high pressure hydraulic descaling at the FSB(Finishing Scale Breaker). Recently, the spray height of nozzle has a trend to be shorter for the purpose of increasing the impact pressure by the high pressure water jet. Here, the nozzle intervals should be decided after considering the impact pressure and the temperature distribution on the strip. In other words, the minimum of impact pressure at the overlap of spray influences the surface grade of the strip due to scale and the overlap distance of the spray affects the temperature variation in the direction of the width of strip. In the present study, the impact pressure of the high pressure water jet is measured by the hydraulic descaling system and calculated with regard to the lead angle of 15° and the offset angle of 15°, and then the temperature distribution and the temperature variation are calculated at the overlap distances of 0 mm, 10 mm, 20 mm, and 30 mm, respectively. The method of setting nozzle intervals is shown by utilizing these results.     

超高压水射流破拆机器人液压系统设计与研究

采用大流量超高压水射流可以对混凝土进行破碎和拆除,利用水射流对混凝土进行破拆时喷枪会产生较大的反作用力而无法用人工来扶持,为实现混凝土建筑物破拆的自动化以及高效化,采用液压驱动的履带式移动机器人喷枪搭载平台被设计出来。研究了超高压水射流破拆机器人的组成和工作原理,并根据机器人执行破拆动作时,各机构特性以及工作参数,设计了超高压水射流破拆机器人液压系统,并针对机器人机械臂架翻转以及往复运动机构的驱动部件进行了详细的设计,最后对液压系统的特性进行了分析和总结。     

基于复合喷雾冷却的高速车削GH4169表面粗糙度的研究

在复合喷雾冷却条件下采用正交实验方法,使用硬质合金刀具高速车削GH4169高温合金,研究了复合喷雾参数对表面粗糙度的影响。结果表明:影响表面粗糙度大小的主次因素为:低温气体温度油量水量;表面粗糙度随着油量的增大而逐渐减小,随着水量的增大先减小后增大,随着低温气体温度的降低先增大后减小。     

An experimental study on the spray characteristics of a dual-orifice type swirl injector at low fuel temperatures

The objective of this study is to investigate the effects of fuel temperature on the spray characteristics of a dual-orifice type swirl injector used in a gas turbine. The major parameters affecting spray characteristics are fuel temperature and injection pressure entering into the injector. In this study, the spray characteristics of a dual-orifice type swirl injector are investigated by varying fuel temperature from — 30°C to 120°C and injection pressure from 0.29 to 0.69 MPa. Two kinds of fuel having different surface tension and viscosity are chosen as atomizing fluids. As a result, injection instability occurs in the low fuel temperature range due to icing phenomenon and fuel property change with a decrease of fuel temperature. As the injection pressure increases, the range of kinematic viscosity for stable atomization becomes wider. The properties controlling the SMD of spray is substantially different according to the fuel temperature range.     

钢管控制冷却物理模拟平台的建立及传热边界条件的确定

目前关于钢管控制冷却的研究没有专门针对其关键问题传热边界条件进行深入分析。为此基于钢管热机械控制工艺实际,建立钢管控制冷却全尺寸物理模拟平台,测定28CrMoVNiRE油井管在水量11.4 L/min、气压0.2 MPa,水量11.4 L/min、气压0.3 MPa和水量18.0 L/min、气压0.3 MPa三种不同气雾控制冷却条件下的冷却曲线,通过反传热法计算钢管表面的热流密度和换热系数,分析钢管在气雾控制冷却条件下的传热边界条件。结果表明,影响钢管气雾控制冷却传热的关键因素是气水混合比,其最佳值为6～7;换热系数随温差ΔT的下降依次经历高温慢速增加阶段、中温稳定阶段和低温快速增加阶段。采用有限元正算法,验证了反传热计算结果的可靠性。钢管控制冷却后细化的微观组织验证了气雾控制冷却物理模拟技术的可行性。钢管控制冷却传热边界条件的确定对于实现钢管在线气雾控制冷却工艺具有重要的指导意义。     

黄磷喷淋塔数值模拟研究

以计算流体力学(CFD)为基础,多相流理论为依据,在三维坐标系下采用κ-ε标准湍流模型、传热模型求解温度及速度流场,并采用Lagrange模型追踪粒子轨迹,对喷淋塔进行模拟研究。研究结果表明,不同液气比、液滴初始温度及直径对喷淋塔的换热效率、冷凝性能有较大的影响,气液换热效率随着液气比、液体初始温度的增加逐渐增大;而液滴初始直径对气液换热效率的影响较为复杂,模拟结果可为黄磷喷淋塔的性能优化和改造提供参考和借鉴。     

气旋耦合喷嘴喷雾特性研究

对一种气旋耦合喷嘴喷雾特性进行了试验研究,分析总结了气液比及液相压力对其喷雾特性的影响规律。试验中使用水为工质,利用工业相机对其液雾进行拍摄并利用MATLAB进行图像处理,获得喷雾锥角,利用相位多普勒粒子分析仪(PDPA)对雾化粒径进行测量。研究表明,在液相压力一定时,随着气液比增加,平行于预膜片方向喷雾锥角几乎不受影响,垂直于预膜片方向喷雾锥角先增大后略有减小;增加液相压力,平行于预膜片方向喷雾锥角增大,垂直于预膜片方向喷雾锥角最大值和其对应的气液比减小;气旋耦合喷嘴雾化粒径沿径向分布规律为中间雾化粒径较小向两侧逐渐增大;雾化粒径在液相压力较低时受气液比影响大,随着液相压力增加受气液比影响减小。     

铜冶炼炉烟气喷雾冷却控制系统

铜冶炼炉烟气喷雾冷却控制系统是将铜冶炼炉排出的高温烟气用恒定压力的水和气的混合物通过喷嘴以雾状的形式喷入喷雾冷却器中,从而对高温烟气进行冷却处理的自动控制系统。该系统借助PLC实现,通过WINCC进行组态画面的设计,能够有效地完成对出口烟气温度的监控和烟气中二氧化硫的回收利用。