泡沫金属结构对流动沸腾换热特性的影响

随着航空航天领域的发展采用沸腾换热的高效换热技术越来越受到关注,泡沫金属具有比表面积大、导热系数高的优点,可以强化流动沸腾换热的效果.本文在实验工况为孔密度10～40 PPI,干度0.1～0.9,质流密度90～180 kg/(m2·s),热流密度12.4～18.6 kW/m2的条件下,研究了表面润湿性为未改性和疏水改性...     

泡沫金属中池沸腾传热的研究进展

介绍了泡沫金属的结构特性，总结了泡沫金属中池沸腾的气泡生长速度、气泡直径和气泡生长现象等传热特点，以及泡沫金属的孔隙率、孔密度等参数对池沸腾传热的影响，并指出了泡沫金属中沸腾传热的研究方向。     

泡沫金属中池沸腾传热的研究进展

介绍了泡沫金属的结构特性,总结了泡沫金属中池沸腾的气泡生长速度、气泡直径和气泡生长现象等传热特点,以及泡沫金属的孔隙率、孔密度等参数对池沸腾传热的影响,并指出了泡沫金属中沸腾传热的研究方向。     

含油制冷剂在泡沫金属圆管内流动沸腾的换热特性

实验研究了填充泡沫金属的圆管内制冷剂与润滑油混合物流动沸腾换热特性。实验对象为两根分别填充5PPI、90%孔隙率与10PPI、90%孔隙率泡沫铜的圆管,以及相同管径的光管。实验工况为蒸发压力995kPa,质流密度为10~30 kg/(m2.s),热流密度为3.1~9.3kW/m2,入口干度0.175~0.775,油浓度为0~5%。实验结果表明:纯制冷剂工况下,泡沫金属的存在强化流动沸腾换热,换热系数最多提高185%;含油工况下,泡沫金属强化换热的效果弱化;相同工况下,更小的孔径可以提高流动沸腾换热系数,相比5PPI泡沫金属的实验数据,10PPI的泡沫金属可以使换热系数最多提高0.6倍。基于流型建立了填充泡沫金属的圆管内制冷剂与润滑油流动沸腾换热系数的预测模型,预测模型与98%的实验数据误差在±30%以内。     

水平强化管外池沸腾换热性能实验研究

以目前广泛使用的R22为工质,对Turbo-BⅡ管管内外换热性能进行了实验研究;管内以水为加热介质;在恒定热流密度与饱和压力不变条件下,改变进水水温和流速得到一系列实验数据,再通过威尔逊（Wilson）图解法同时得到管内外换热关联式;给出了不同管内流速时管外沸腾换热性能对比图;Turbo-BⅡ管管外沸腾换热性能比普通低翅管提高了1．6-2．5倍;在实验条件范围内,Turbo—BⅡ管内热阻是控制热阻。     

常压下溴化锂水溶液沸腾换热特性实验研究

除湿剂的沸腾式再生区别于喷淋式再生,受室外环境影响小,具有广阔的应用前景。溶液的沸腾特性的研究对沸腾再生器的设计有重要意义。针对常规除湿溶液LiBr水溶液的池内核态沸腾特性展开实验研究,研究发现：实验范围内,LiBr溶液的沸腾换热系数远低于纯水,并随浓度的增加而降低;溶液稳定沸腾再生对热源温度的要求并不高,LiBr溶液的沸腾温度,随着浓度的增加而升高;溶液沸腾换热机理较单一组分液体沸腾更为复杂,有待进一步深入研究。     

R14池内核态沸腾换热特性研究

开展了全氟甲烷(R14)纯质池内核态沸腾换热特性的实验研究,测量了不同热流密度和不同系统压力下的R14纯质池内核态沸腾换热数据,分析了热流密度和压力对沸腾换热特性的影响。实验结果同现有的经验关联式的计算结果进行了比较,对不同压力下R14沸腾换热提出了不同的关联式,为混合工质节流制冷等相关领域提供基础数据。     

描述沸腾换热表面活化核心的随机分形模型

总结了有关核态池沸腾的主要研究工作和研究结论,在此基础上提出了用随机分形模型描述化核心的尺度分布和空间分布,研究结果与实验结论定性相符,得到的研究结论对于解释换热表面的微观几何特征对核态池沸腾的影响有重要的意义。     

蒸发温度对强化换热管管外核态池沸腾换热性能的影响

对R134a在水平强化管(Φ25 mm)外核态池沸腾进行了实验研究。通过Wilson图解法求得管内换热准则关系式,通过改变蒸发温度(5.6℃,0℃,-2℃,-4℃,-6℃,-8℃)和热流密度(4~55 k W/m2),得到了管外沸腾换热系数随热流密度和蒸发温度变化的规律。实验表明,管外沸腾换热系数随着热流密度和蒸发温度的升高而增加。结合实验数据,提出了一个新的管外池沸腾换热关联式,该关联式与实验数据点的偏差显示,95%的数据点的相对误差在±20%以内。     

CO_2水平管外池沸腾换热的实验研究

对自然工质CO2在不同沸腾压力下的光管、机械加工表面强化管(Turbo-EHP)水平单管管外电加热池沸腾进行了实验研究。从核态沸腾的角度分析了光管、强化管管外沸腾换热系数随热流密度、沸腾压力的变化规律,通过对热流密度在10~50k W/m2、蒸发压力在2~4 MPa范围内的换热数据分析拟合得出光管时CO2在该范围下的换热关联式,拟合关联式的计算值和实验值的误差在±8.73%以内。新的拟合关联式的计算值与已有关联式的预测值的偏差在±15%之内。在热流密度范围内强化管的强化倍率在1.50~1.72之间。研究结果对进一步深入研究CO2池沸腾换热及蒸发器的设计具有指导意义。     

Numerical Modelling of Flow Boiling Heat Transfer in Horizontal Metal‐Foam Tubes

The flow boiling heat transfer performance in horizontal metal‐foam tubes is numerically investigated based on the flow pattern map retrieved from experimental investigations. The flow pattern and velocity profile are generally governed by vapour quality and mass flow rate of the fluid. The porous media non‐equilibrium heat transfer model is employed for modelling both vapour and liquid phase zones. The modelling predictions have been compared with experimental results. The effects of metal‐foam morphological parameters, heat flux and mass flux on heat transfer have been examined. The numerical predictions show that the overall heat transfer coefficient of the metal‐foam filled tube increases with the relative density (1‐porosity), pore density (ppi), mass and heat flux.     

多孔泡沫金属中指数规律变热流平板表面的层流对流传热分析

采用Brinkman-Forchheimer-extended Darcy流动模型和局部非热平衡传热模型(双温度模型),对指数规律变热流密度条件下的多孔泡沫金属中平板表面的层流对流传热进行了分析,并得出了平板表面的热边界层的厚度和局部的对流传热系数的表达式。结果发现:平板表面的热边界层的厚度发展沿流动方向逐渐增大,但是增大的趋势由迅速趋向平缓;局部对流传热系数沿流动方向逐渐减小,而后趋于稳定。最后推导出了局部的对流传热Nusselt数的准则方程。     

金属多孔介质泡沫自然对流换热实验研究

本文对饱和水-泡沫铜多孔介质在方腔内的自然对流换热进行了实验研究。讨论了孔隙率、孔隙密度及倾斜角度对多孔介质自然对流换热的影响。结果表明:自然对流换热随着孔隙率增大而减小。当孔隙率一定时,随着孔隙密度的增大,自然对流换热减小。Nu数随着加热功率的增大而增大,随着腔体倾斜角度的增大而减小。根据相似理论建立了以孔隙率、孔隙密度、倾斜角度为影响变量的换热准则关联式,且误差小于±7.5%。     

R290在水平微细圆管内沸腾换热特性研究

本文研究了R290在内径为1 mm、2 mm和4 mm水平微细圆管内的沸腾流动换热特性,在饱和温度为15℃条件下,质量流速为50～600 kg/(m²·s)、干度为0～1、热流密度为5～20 k W/m²时,对沸腾传热系数的影响进行了分析。通过实验发现,增大质量流速对传热系数具有增强作用,质量流速对传热系数的影响在低干度区域比高干度区域小。在热流密度方面,传热系数随着热流密度的增大而增大,且在1 mm和2 mm管内观察到了临界干度对传热系数的影响,这时传热系数有断崖式下降的趋势。在管径对于传热系数的影响方面,通过对不同管径换热特性的横向对比,发现在一定工况下传热系数随着管径的减小有所上升。此外本文还对R290已有的部分关联式进行了适配性验证。