降膜蒸发管内液体夹带及传热恶化特性的研究

对垂直管内蒸汽和水逆向流动时的降膜蒸发、蒸汽夹带液体及传热恶化特性进行了详细的试验研究,发现降膜蒸发管工质入口端的壁温首先突然升高和出现波动.通过分析其机理和影响因素,给出了传热恶化的预测关系式.     

椭圆管外液膜流动的数值模拟及传热实验研究Ⅱ:实验研究

在椭圆管外液膜流动数值模拟的基础上,对椭圆管外的液膜厚度和传热性能进行了实验研究.研究结果表明:椭圆管外液膜厚度的模拟计算与实验结果基本吻合,误差约8％,可见数值模拟方法正确;长短轴比为1.5的椭圆传热管的传热系数比圆管提高20％ ～ 22％,可见椭圆管型强化传热明显.     

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。     

蒸汽喷射升液的管内蒸发

用蒸汽喷射作为提升液体的动力,在1.5m长的管内实现了稳定的升膜蒸发,并对该升膜两相流动及传热进行了实验研究和理论分析.研究结果表明,蒸汽喷射对蒸发传热有一定的强化作用,以蒸汽喷射作为提升动力的经济性可以接受.考察了蒸汽喷射升液膜的流动及蒸发传热机理,建立了环状流传热模型,考虑了膜流动界面波的影响.模型计算值与实验值吻合较好.     

横槽管内降膜蒸发传热特性的实验研究

为探究不同参数对横槽管内降膜蒸发传热特性的影响规律,搭建了竖管降膜蒸发实验平台,开展了降膜蒸发传热实验,对光滑管与横槽管进行对比研究.在单位周边流量Γ=0.15-0.75 kg/(m·s),传热温差AT=10-16 K,热流密度q=12-36 kW/m2,二次蒸汽雷诺数Rev=1.5×104-4.5×104的范围内,测...     

扭曲椭圆管内降膜蒸发特性研究

高效换热管有利于提高降膜蒸发器的传热性能,通过FLUENT软件对扭曲椭圆管内降膜蒸发过程进行研究,分析了液膜在扭曲椭圆管内的流动以及分布情况。研究结果表明:液膜在扭曲椭圆管内为螺旋流动,因离心力的作用会在垂直于主流方向产生二次流,从而增强对传热边界层的扰动;从壁面到液膜表面,液膜速度及压力都在逐渐增大,速度的变化率在逐渐地减小;相比于圆管,扭曲椭圆管内的液膜流动更为平稳,且液膜厚度的分布因扭矩的存在而具有一定的周期性变化规律;在扭曲椭圆管内,流体速度场与温度场的协同性相对来说比圆管的好,而速度场与压力场的协同性比圆管的差。     

水平管降膜蒸发器的传热性能

在换热面积为2.375m2的水平管降膜蒸发试验平台上,采用5052铝合金管作为换热管,以实际海水为原料,进行了低温多效海水淡化中水平管降膜蒸发器传热性能研究试验。研究了料液喷淋密度、管外蒸发温度、总传热温差、海水盐度以及管内蒸汽中不凝气含量等因素对海水淡化过程降膜蒸发器总传热系数的影响。结果表明,在试验条件范围内,总传热系数随着料液喷淋密度和管外蒸发温度的升高而增加,随着传热温差的增大而降低;冷凝侧有不凝气存在时,总传热系数下降幅度较大;海水浓度对传热系数影响较小;在控制不凝气含量的条件下,传热系数在3500W/(m2?℃)以上。试验结果为海水淡化的工程设计和生产优化提供了依据。     

竖直多孔管降膜蒸发传热实验

研究了内表面烧结型多孔管对降膜蒸发换热效果的影响。采用单管降膜蒸发器,由壳程的蒸汽加热管程的水降膜传热。在热通量q=13~90 kW·m^-2,传热温差ΔT=2.87~9.5℃,液体Reynolds数Re_L=4500~15000 范围内,求不同工况下管内降膜传热系数,并将其与相对应的光管换热性能进行比较。比较数据可知:多孔管的管内降膜传热系数是光管的2.03 倍,总传热系数是光管的1.78 倍,多孔管强化传热效果明显。     

载气蒸发传热特性的研究

以空气-水、苯蒸汽-水为物系，对垂直管内的载气蒸发传热特性进行了研究，发现对空气-水物系，蒸发传热系数比不通载气的对流涕腾传热系数提高11～55％，对苯蒸汽-水体系可提高27～70％．本文对载气蒸发的传热机理作了分析，指出通入载气可使壁面过热度降低，因此强化了传热．     

管内带螺旋线的降膜蒸发器传热性能研究

以水为工作介质,研究了降膜蒸发器的传热性能,考察了在降膜蒸发器换热管内插入不同型式的螺旋线对蒸发器的影响。对10种不同规格的螺旋线,分别进行了恒壁温实验和传热实验。实验数据表明,矩形截面的螺旋线对传热的强化效果好于圆截面螺旋线;同时螺旋线结构参数等对降膜蒸发侧传热性能有良好的强化作用。     

滴状冷凝传热机理的研究——(Ⅲ)滴状冷凝的物理模型

在分析前人提出的各种滴状冷凝传热机理的基础上,从吸附的观点出发,提出了液滴与液膜共存的滴状冷凝物理模型.以此模型为基础,通过理论分析得到了传热系数的计算式,并将理论计算结果与实验值进行了比较.     

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。     

垂直多孔表面管内高沸点工质强化流动沸腾换热的数值分析

在对流动特性和换热机理进行分析的基础上,建立了垂直多孔表面管内高沸点工质强化流动沸腾换热的数学模型和数值计算方法.该模型认为环状流区域同时存在强制对流与核态沸腾两种换热方式.液膜厚度、速度与温度等参数通过求解液膜的质量守恒、动量守恒、能量守恒方程获得.核态沸腾换热则包括气泡脱离带走的热量及用于加热气化核心影响区流入液体的热量两部分.提出了流动沸腾情况下的多孔层气泡脱离直径及气化核心密度计算方法.对异丙苯在火焰喷涂型垂直多孔表面管内向上流动时的沸腾换热进行了数值预测,大部分工况的计算值与实验结果符合良好.在低干度区(x=0.1),核态沸腾在总换热中的比例约为50%.随着干度的增加,核态沸腾受到越来越大的抑制,当x为0.5时,这一比例降低到约15％.     

纵荡对板翅式换热器通道内液化天然气流动沸腾换热特性的影响分析

海上纵荡工况下,板翅式换热器通道内两相流体相变流动特性会发生变化,从而影响换热器性能。为了明确纵荡对换热特性的影响机理,建立了纵荡工况下板翅式换热器通道内两相流动沸腾换热性能预测模型。首先对板翅式换热器内流型变化和传热传质机理进行分析,建立了陆基非晃荡工况下的流动与传热过程的数值模型;然后将纵荡加速度模型嵌入模型中,从而实现晃荡工况下换热特性的模拟;通过陆基工况下的实验数据对模型进行了验证。基于建立的模型,分析了不同干度下纵荡幅度和纵荡频率对传热性能的影响。结果显示：纵荡幅度增大,传热系数增大;纵荡频率提高,传热系数降低;随着干度的增大,纵荡对换热的影响逐渐由恶化变为加强;在0.2～0.8干度之间,纵荡对传热系数的影响因子范围为87.9%～110.0%;晃荡对传热系数时均值影响随工况不同而变化,最大恶化5.0%,最大强化2.0%。     

高性能冷凝器技术原理与实践

传统管内冷凝器多采用无汽液分离的单一管内流程进行冷凝,会因壁面凝结逐渐增厚液膜、出现复杂两相流,冷凝换热中系统运行稳定性、流动阻力和系统的调控等严重恶化。本文通过创新的巧妙结构设计,实现沿程汽液自动分离和短管内珠状或非稳定薄液膜冷凝高效传热,开发出高性能凝结换热器。文中简要介绍了这种换热器的技术原理和思路,并给出了一些实验验证。     

R410A-油混合物在7 mm强化管内流动沸腾的换热特性

实验研究了环保替代制冷工质R410A-润滑油混合物在强化管内的流动沸腾换热特性,探索了质流密度、干度和平均油浓度对换热特性的影响。实验测试管为内螺纹强化管,长度为2000 mm、外径为7.0 mm。实验结果表明,纯制冷剂R410A的传热系数随干度的增大先增大后减小,峰值出现在干度为0.7～0.8左右;对于R410A-油混合物,在干度小于0.5的工况下,油的存在增强换热,在干度大于0.6的高干度情况下,传热系数随平均油浓度和干度的增大迅速降低。基于混合物性开发了R410A-油混合物在7 mm强化管内流动沸腾的换热关联式,新的关联式预测值与89%的实验数据的误差在±30%以内,平均误差为17.3%。     

动力型热管内R134a流动沸腾传热过程的特性

针对动力型热管内两相流沸腾过程复杂未知,实验复现性差的问题,搭建了动力型热管两相流沸腾传热实验装置,对水平管内R134a工质沸腾传热过程的沿程阻力特性及对流传热系数进行了实验研究,并将获得的实验数据与前人总结的压降、对流传热系数计算关联式进行对比分析。研究表明,Muller-Steinhagen-Heck压降关联式的积分值与实验结果吻合较好,误差在±10%以内;Mohseni关联式在干度大于0.1时所得对流传热系数与实验结果具有较好一致性,误差在±10%以内,但在干度小于0.1时存在较大偏差,部分误差已超30%,为此重新拟合了干度小于0.1时的对流传热系数关联式。该结果可为该类换热器的实验研究、数值模拟及优化设计提供有效的理论参考标准。     

溴化锂制冷蒸发器中钛椭圆管外降膜流动及传热特性

为了提高溴化锂中央空调系统中制冷蒸发器的耐腐蚀性,采用钛管代替铜管,并提出椭圆管代替圆管方式提高钛管外制冷剂蒸发效率,数值模拟研究椭圆系数E对椭圆钛管外制冷剂流动过程、液膜厚度分布及传热系数影响规律.结果 表明:在椭圆系数E=l.0～1.7范围内,随着E增大,管外液膜平均厚度减薄、液膜速度增大、干壁面积减少、传热边界层...     

铜基正弦波微通道内流动沸腾传热特性试验研究

基于超快激光技术加工铜基正弦波弯曲型微通道,以去离子水为流动工质,在不同质量流量和热通量条件下,对弯曲型微通道内流动沸腾特性进行试验研究。基于温度/压力数据和流动可视化结果,发现通道传热系数随出口干度增大,呈迅速增大后减小并趋于稳定趋势,正弦波微通道相较直微通道具有更好的换热性能,传热系数最大提高127.7%,压降仅增加14.4%。波状通道结构能明显抑制流动沸腾中不稳定现象发生。通过可视化试验发现,随热通量增大,流型经历泡状流-弹状流-环状流的转变,换热主导机制由核态沸腾逐渐过渡到薄液膜蒸发。