毛细微结构中延展薄液膜过渡区的蒸发特性

毛细力驱动下微细通道内延展薄液膜的蒸发是很多高效热控和热沉装置的关键换热环节。借助表观接触角的演化,建立起包含固有弯月面、过渡薄液膜和平衡区三部分的延展薄液膜形状及其表面蒸发的物理数学模型,并考虑液膜的结构、工质物性和通道特征尺度,引入分离压力和毛细压力比确定液膜不同区域的范围。分析结果表明,过渡薄液膜区域占整个延展弯月面区的比例很小,但气液界面的温度变化非常明显;薄液膜过渡区对传热的主要贡献不在于增加总换热量,而是通过界面温度变化产生的Marangoni效应,对整个液膜区域的流动产生显著的“泵吸”作用。描述了过渡薄液膜区表面蒸发率和液膜平均速度的变化规律,发现受液膜导热热阻和分离压力产生吸附作用的综合影响,该区域的蒸发率存在局部最大值。     

水平管薄膜蒸发传热系数

采用智能化薄膜厚度测试仪实验研究了液体负荷、蒸发侧沸点、传热总温差和传热管管径等因素对水平光滑传热管外液膜厚度、波动状况以及因此而导致的蒸发侧传热膜系数的影响,得到了传热膜系数的关系式,突出了液膜波动的影响.还讨论了多种操作参数对两侧传热膜系数和总传热系数的影响,为工业设计提供实验依据.     

凝胶相转化温度和空气预蒸发时间对PVDF超滤膜性能及结构的影响

利用非溶剂相转化法(NIPS),以聚偏氟乙烯(PVDF)/聚乙烯吡咯烷酮(PVP)/N,N-二甲基乙酰胺( DMAC)为铸膜液体系,水为凝固浴制备了大通量超滤膜.考察了铸膜液温度、凝胶浴温度、空气预蒸发时间等条件对超滤膜性能与结构的影响.研究结果显示,随着铸膜液和凝胶浴温度的提高,膜纯水通量增大,强度增强,截留率降低,膜的第一泡点压力减小,膜的孔隙率随铸膜液温度升高而增大,随凝胶浴温度升高先增大后减小,膜断面指状孔发育较为通透,海绵层致密.延长铸膜液在空气预蒸发时间,膜的第一泡点压力和孔隙率降低,超滤膜截留率提高,通量和强度变化不大.     

水平管外壁薄膜蒸发侧表面传热系数

采用智能化薄膜厚度测试仪,在考察液体负荷、蒸发侧沸点、蒸发侧传热温差、传热管管径等因素对水平光滑传热管外液膜厚度及其波动状况影响的基础上,研究了蒸发侧表面传热系数随液膜厚度的概率分布和平均厚度变化的趋势,讨论了多种操作参数对蒸发侧表面传热系数的影响。针对水平管降膜蒸发流动的波动特性,定义了G (δ⁺)和h (α)⁺₂,得到蒸发侧表面传热系数的关系式,突出了液膜波动的影响,为进一步揭示蒸发侧表面传热系数的影响因素以及进行工业设计提供实验依据.     

水平管外壁液膜流动状态及其对传热的影响

采用智能化薄膜厚度测试仪对水平管外液膜流动状态进行了研究 ,得到液膜厚度的几率分布和平均厚度 .液膜的平均厚度不仅随液体负荷的增加而加大 ,而且与管外壁不同角度有关 ;液膜的波动状态受制于液体负荷与管径的共同影响 .定义了量纲 1波高 ,并通过实验数据回归得到量纲 1波高的经验关系式 .还进行了初步的传热实验 ,得到水平管外蒸发侧传热膜系数随量纲 1膜厚和量纲 1波高的变化 ,为进一步揭示蒸发侧传热的决定因素提供实验依据     

从铸膜液表层溶剂的蒸发研究致密层的方法

铸膜后,改变铸膜液表层溶剂的蒸发速度和蒸发时间是控制反渗透膜和超滤膜的截留分子量和透水量的主要措施之一。由于铸膜液表层良溶剂和沉淀剂的蒸发,改变了铸膜液表层原有铸膜液的重量百分浓度,发生了相分离,产生不同性质的致密层,影响了反渗透膜和超滤膜的性能。在铸膜液表层中,各组分重量百分浓度的变化主要决定于良溶剂和沉淀剂的蒸发潜热     

固体平壁上受热降膜分布模型

在降膜受热流动过程中,由于液膜边缘与膜中央之间存在速度差异,造成液膜横向温度分布不均,由此在液膜横向产生了表面张力梯度, 即引起了自液膜边缘向液膜中央的Marangoni流动,从而使得液膜收缩变形. Marangoni流动引起的收缩效应与液体润湿性及流动压力的扩展效应相互作用, 在液膜边缘形成了凸起区. 根据液膜边缘凸起区内的受力平衡和物料平衡关系,同时考虑温度引起的表面张力梯度对液膜流动的影响,建立了受热降膜收缩模型. 此模型显示, 较低的壁温、较小的固液接触角以及较大的液体流量有利于液膜在加热固体壁面上的扩展. 通过与实验数据的对比显示,该模型较准确地预测了受热液膜下落初始过程中的液膜分布, 能够为传质传热过程及其设备的优化设计提供理论依据.     

垂直管内降膜载气蒸发的研究

在蒸发的降液膜表面引入惰性载气,可以有效地强化降膜蒸发传热。研究了液体流量、载气流量、壁面热负荷及料液物性等对降膜载气蒸发传热的影响。建立了数学模型,并进行了数值求解。实验结果表明,采用降膜载气蒸发,可提高传热膜系数,降低壁面过热度。还将模型计算结果与实验结果进行了比较。     

方肋微通道内流动沸腾的气泡动态与传热特性分析

为揭示方肋微通道热沉内流动沸腾的传热传质机理,本文基于耦合VOF方法与“饱和界面”相变模型对微通道内单个气泡绕流加热方肋的传热传质过程进行了数值研究。通过分析该过程中气泡增长速率与方肋壁面传热系数的变化,重点讨论了初始气泡体积和入口雷诺数Re对相变传热效率和流动结构的影响。结果表明：在气泡流经加热方肋过程中,气泡与方肋表面之间形成一层薄液膜,该薄液膜的相变蒸发极大强化方肋表面的换热效果,换热系数较相同条件下的单相流动提升6倍以上。此外液膜厚度随Re增大而变厚,液膜热阻相应增大,液膜蒸发对换热的促进作用随Re增大而降低。最后考察了气泡体积对方肋壁面换热的影响,结果表明：初始体积大的气泡具有更薄的液膜厚度及更大的蒸发面积,表现出更高的相变传热效率;而小气泡对壁面温度影响较小。     

海水淡化装置中水平管降膜蒸发研究进展

本文对水平管降膜蒸发管的传热特性和流型分布特征进行了概括和总结。同时,对液膜负荷、液体进口温度、分配器结构及换热面强化等对水平降膜蒸发性能的影响进行了阐述。提出了海水淡化装置中采用水平管降膜蒸发器的优越性,及需进行的相关研究。     

HEAT TRANSFER IN A THIN LIQUID FILM IN THE PRESENCE OF AN ELECTRIC FIELD

Heat transfer enhancement in an evaporating thin liquid film utilizing a electric field under isothermal interfacial condition is presented. A new mathematical model subjected to van der Waals attractive forces, capillary pressure, and an electric field is developed to describe the heat transfer enhancement in the evaporating thin liquid film. The effect of the electrostatic field on the curvature of the thin film, evaporative flux, pressure gradient distribution, heat flux, and heat transfer coefficient in the thin film is presented. The results show that applying an electric field can enhance heat transfer in a thin liquid film significantly. In addition, utilizing electric fields on the evaporating film will be a way to expand the extended meniscus region to attain high heat transfer coefficients and high rates of heat flux.     

HEAT TRANSFER IN A THIN LIQUID FILM IN THE PRESENCE OF AN ELECTRIC FIELD

Heat transfer enhancement in an evaporating thin liquid film utilizing a electric field under isothermal interfacial condition is presented. A new mathematical model subjected to van der Waals attractive forces, capillary pressure, and an electric field is developed to describe the heat transfer enhancement in the evaporating thin liquid film. The effect of the electrostatic field on the curvature of the thin film, evaporative flux, pressure gradient distribution, heat flux, and heat transfer coefficient in the thin film is presented. The results show that applying an electric field can enhance heat transfer in a thin liquid film significantly. In addition, utilizing electric fields on the evaporating film will be a way to expand the extended meniscus region to attain high heat transfer coefficients and high rates of heat flux.     

振荡热管模型中液膜的分析与假定

在经典Nusselt膜理论的假定基础上,结合毛细管内液膜的特点,考虑了液膜附加压力、界面热阻、液膜过热度,分别对平衡液膜区、过渡液膜区和宏观液膜区进行了详细分析,建立了相应的控制方程,研究了毛细管内液膜稳态蒸发过程中液膜厚度、传热系数等参数的变化特性;根据毛细管内稳态蒸发液膜的轮廓和特性,对振荡热管内的动态液膜作出了相应的假定,并提出了如何确定动态液膜的厚度、长度以及相变传热系数。     

水平圆形与方形微小通道内R134a冷凝数值模拟

利用数值模拟研究了水平圆形与方形微小通道内R134a的冷凝换热阻力特性,制冷剂饱和温度为320 K。结果表明:传热系数与摩擦压降梯度随着质量流量、干度的升高而升高,而干度大于0.85时,摩擦压降梯度随着干度的升高而降低。方形通道的换热与阻力均高于圆形通道,数值结果与文献冷凝换热、阻力公式吻合较好。圆形通道内冷凝液膜集聚在通道下部,而方形通道内液膜集中在角落区域。薄液膜区域所占的比例随着干度的增大而增大,方形通道内的液膜厚度要小于圆形通道,换热效果优于圆形通道。     

竖直窄矩形通道内环状流的流动传热特性

为了研究竖直窄矩形通道内环状流的流动传热特性,建立了窄矩形通道内环状流的数学物理模型,并进行了实验验证。通过数值求解环状流的数学物理模型得到了环状流区域的压降梯度、沸腾传热系数和液膜内的速度分布。结果表明窄矩形通道内的环状流模型能够很好地预测环状流区域的压降梯度和沸腾传热系数,而且环状流液膜内速度在法向的分布是非线性的,在层流边界层区速度梯度较大。热通量和窄矩形通道的尺寸对液膜的流速有很大影响,随热通量的增加和窄矩形通道尺寸的减小液膜的流速逐渐增加,然而质量流速对液膜流速的影响较小,而且随质量流速的增加液膜的速度逐渐减小。     

脂肪酸降膜蒸发传热研究

在垂直降膜管上进行脂肪酸混合物降膜蒸发传热的实验研究 ,分析了进料流量、热通量和操作压力等因素对传热性能的影响。建立了数学模型 ,并进行数值求解。实验结果表明 ,在层流情况下 ,流量的增加不利于传热 ,热通量和操作压力的增加对表面蒸发传热有利。将模型计算结果与实验结果比较 ,发现模型较好地预测了实验结果     

毛细管内蒸发传热机理的分析

对微细毛细管内的蒸发传热过程进行了理论分析,提出了其传热性能的计算方法,并作了实例计算.毛细管内的蒸发弯月面可分为平衡稳定液膜区、过渡液膜区和弯月面弯曲区.热质传递过程发生在过渡液膜区和弯月面弯曲区.计算结果表明:在过渡液膜区具有很高的换热系数;毛细管径的增大将导致毛细管内换热系数的下降.     

矩形微通道中环状冷凝的三维数值模拟

建立了恒热流边界条件下矩形微通道中环状冷凝过程的三维模型。通过求解气相和弯月面区动量和质量方程及薄液膜厚度方程,得到了弯月面毛细半径分布、冷凝液膜厚度分布,以及传热系数和壁面温度分布。薄液膜区液膜将沿程逐渐增厚,到达一极值后再逐渐变薄。在通道截面中,薄液膜区的传热系数大于弯月面,最大局部传热系数及壁面最高温度皆位于薄液膜区和弯月面的连接处。[JP2]在冷凝起始段,通道横截面平均传热系数沿程急剧减小至一极值;在此之后的很长一段距离内,则基本保持不变;[JP]直至接近环状冷凝终点时又再次沿程减小。     

管壳式换热器壳程高黏度流体的传热强化

传统的管壳式高黏度流体换热器采用光滑管设计制造,其壳程传热及流动效能低,壳程传热阻力占总热阻的80％以上,且流动阻力损失较大,提高壳程流体的传热膜系数和降低流动阻力是提高高黏度流体换热器效能的技术关键．     

煤油和空气的混合物水平管内冷凝换热

引　言不凝气体存在于蒸汽中会严重削弱凝结换热效果已是众所周知的事实 ,在空气的质量含量只有0 .5 %时 ,大空间凝结换热系数就下降 5 0 % [1] ,这是在蒸汽为静止状态下得到的 .罗棣等[2 ] 用水蒸气 -空气在波纹竖槽管内进行冷凝换热的研究 .Ｓｐａｒｒｏｗ等[3] 关于水蒸气 -空气在水平管外的冷凝研究表明 ,对于不同的冷凝换热表面 ,不同混合气体的流速对于含不凝气体的冷凝换热有着不可忽视的影响 .煤油是多组分物质 ,而且随温度和压力的不同气态组分也不同 ,相应的煤油蒸气的冷凝过程是不等温等压过程 .关于煤油蒸气冷凝换热的实验研…