超临界CO2在螺旋管式冷却器内的传热特性研究

螺旋管结构紧凑、换热效率高,在CO₂气体冷却器中应用广泛. 超临界CO₂热物性变化剧烈,其在螺旋管内的传热特性异常复杂. 通过对不同冷却热流密度和质量流速工况下的数值模拟发现,螺旋管内超临界CO₂传热系数沿流动方向呈近似抛物线分布; 冷却热流密度越大,传热系数峰值越高,出现峰值的流动转角越小; 质量流速越大,传热系数峰值越高,出现峰值的流动转角越大; 不同热流密度与质量流速的比值决定整个流动方向传热系数的涨落,基于此提出了一个适用于均匀冷却螺旋管内超临界CO₂传热计算的关联式,可为螺旋管式气体冷却器的优化与设计提供参考.     

垂直管内载气强化二元混合物沸腾传热

在垂直管内二元混合物的流动沸腾传热过程中 ,引入空气作为载气 ,改变其传热机理从而强化其传热性能。研究不同质量分数的乙醇水溶液 ,在不同操作压力、液体流速和载气流速条件下 ,其平均传热膜系数和壁面过热度的变化规律。分析讨论了载气引入强化沸腾传热各因素的影响并对实验数据进行了关联计算。结果表明 ,关联式能较好的反映各因素的影响 ,其偏差在 -2 3 %～ +2 0 %之间 ,平均偏差为 8.3 1 4     

水平光滑管内R245fa轴向均匀沸腾传热特性实验研究

R245fa是有机朗肯循环系统（Organic Rankine Cycle,ORC）最常用的工质之一,研究其传热流动特性对于指导R245fa的ORC设计和运行有重要价值。搭建了有机工质单管传热流动测试台并开展了水平光滑管内R245fa在90℃下的沸腾传热实验研究。实验获得了平均干度、质量流率对平均流动沸腾传热系数和壁温沿管程分布的影响规律,并分析了原因。将实验结果与3个经典传热关联式预测结果进行了对比,结果显示平均偏差分别为38%、39%、20%。R245fa高温蒸发实验结果可为进一步修正传热关联式提供基础数据库,并用于指导热力循环工程实践。     

池式核沸腾中滑移汽泡的薄层蒸发传热模型

通过对池式核沸腾下加热壁面上滑移汽泡引起的薄层蒸发传热的分析,在若干假定基础上,建立了滑移汽泡薄层蒸发传热模型,并在该传热模型的基础上,结合管束沸腾传热机理的实验研究结果,给出了管束沸腾传热的薄层蒸发传热增强贡献的分析表达式,验证结果表明,采用建立模型计算所得单管池沸腾传热系数与实验结果的平均相对误差为±６．１％。     

基于GF影像的不同融合方法对城市水体光谱保真度影响

为了评价融合后遥感影像上城市水体的光谱保真度,以GF1和GF2影像为数据源,应用经典的4种融合方法:Brovey、Gram-schmidt Pan Sharpening、NNDiffuse Pan Sharpening和主成分分析(principal component analysis,PCA),对GF1和GF2的全色影像和多光谱影像进行融合,并选取融合前后影像上的城市水体样本点,采用平均值、均方根误差(root mean square error,RMSE)、平均相对误差(mean relative error,MRE)来分析融合前后影像上城市水体波段偏差和波形保真度.结果表明:在波段偏差上,GF1和GF2影像均是采用NNDiffuse Pan Sharpening方法最好;在波形保真度上,GF1影像采用NNDiffuse Pan Sharpening方法最好,GF2影像采用Gram-schmidt Pan Sharpening方法最好.融合后的城市水体光谱保真度较好,可以进一步开展定量参数反演研究.     

基于时空认知膨胀卷积网络与多源影响因素的PM2.5细粒度预测模型

为实现精确化、细粒度的PM_2.5浓度预测,提出了基于时空认知膨胀卷积网络(spatial-temporal cognitive dilated convolution network, ST-C-DCN)的PM_2.5浓度预测模型ST-C-DCN。该模型将时空因素、气象因素运用于PM_2.5浓度预测,基于因果卷积网络提取时空特征,并采用时空注意力机制优化了时空特征的提取。基于海口市空气污染数据的实验测试表明：对于单个监测站,基线模型相比,ST-C-DCN的均方根误差(root mean square error, RMSE)平均下降24.7%,平均绝对误差(mean absolute error, MAE)平均下降9.93%,拟合优度(R-squared,R²)平均上升3.35%。对于全部监测站点的预测,ST-C-DCN在win-tie-loss(包括MSE、RMSE、MAE、R²)实验中,均获得了最多的获胜次数,分别为68,68、63和64。通过不同数据抽样条件下的Friedma...     

水平管道过冷沸腾换热的非稳态数值计算

为研究循环式冷却系中涉及的过冷沸腾流动传热特性,基于VOF多相流模型和Lee相变模型对一水平管道中的过冷流动沸腾过程进行非稳态数值计算。考虑到沸腾起始点的影响,在Lee模型的基础上引入Bergles提出的沸腾起始点关联式以对其进行修正。从热边界层发展和沸腾阶段的发展两方面分析水平管道过冷沸腾换热过程中的流动换热特性及其波动规律,总结了不同热流密度工况下相关参数的分布关系以及对流换热系数沿流动方向的分布规律。结果表明：热边界层的发展和沸腾不断加剧使得流场的不稳定性增加,加热区域后部对流换热系数的波动幅值是入口附近的2倍;热流密度的增加使得流动和换热参数沿流动方向的变化速度加快,热流密度为250 kW/m²工况下,热边界层发展所影响区域约为150 kW/m²工况下的60%;热边界层的发展使得加热段前部的对流换热系数呈现前高后低的特点。当受热区域热流密度较大时,换热设备可以通过减小换热通道长度的方式,在提升换热效率同时减小沸腾带来的换热系数波动的影响。     

卧式螺旋管临界热流密度的流体模化

为检验经典的临界热流密度(critical heat flux, CHF)流体模化方法对于卧式螺旋管的应用效果,采用大功率直流电加热的方法对制冷剂HFC-134a在卧式螺旋管内的流动沸腾CHF进行了实验测试。通过运用Ahmad和Katto模型对实验测试数据和已有数据源进行模化计算发现:Ahmad和Katto模型确定的流量模化因子对于卧式螺旋管CHF的流体模化会产生较大的偏差,导致预测的CHF值高于实验结果。在实验数据分析的基础上提出了卧式螺旋管CHF流量模化因子的经验关联式。计算结果表明:应用该关联式对实验条件下卧式螺旋管CHF的预测偏差在±20%以内,其流体模化精度明显优于Ahmad和Katto模型。     

压力对R134a流动换热特性的影响

实验研究了压力参数对R134a在螺旋管内流动换热特性的影响,结果表明在液态单相对流换热阶段,换热系数随压力升高而减小,在流动沸腾换热阶段,换热系数随压力的升高而增大。从压力对定压比热容、气泡行为特性影响的角度解释了原因。实验结果可为应用于空调器的螺旋管式蒸发器设计计算提供基础数据。     

汽液固三相流化床蒸发器传热系数的计算

在综合分析已有的汽液固三相流化床蒸发器传热机理模型的基础上,提出了汽液固三相流动沸腾系统传热应包括固体颗粒与壁面间的传热、含固体颗粒的流动泡核沸腾传热、固体颗粒引起的液体容积传热和汽液两相间的对流传热.在此机理基础上给出了相应的传热系数计算式,对固体颗粒与壁面接触的面积分率提出了新的算法.传热系数计算结果与实验数据吻合较好.     

螺旋肋片管与气固多相流传热特性研究

本文在试验的基础上对气固多相流横向冲刷螺旋肋片管的传热特性进行了研究。试验所用物料为平均粒径ｄｐ＾－＝４４μｍ电厂灰和ｄｐ＾－＝１２０μｍ细石英砂。颗粒重量浓度Ｍｓ在０￣４．５ｋｇ／ｋｇ范围内。结果表明,螺旋肋片管与气固多相流传热与气流Ｒｅ数,颗粒浓度以及颗粒尺寸均有关,在较细颗粒和较低Ｒｅ数下,气固多相流强化传热程度随颗粒浓度的增加而增加。     

基于 RBF神经网络的水平光管内R407C流动沸腾换热预测

基于 RBF神经网络建立了水平光管内混合工质 R407C流动沸腾换热的预测模型,以质流密度(G),热通量(q),干度(x),饱和温度(Tsat)和光管内径(D)作为网络输入,流动沸腾换热系数(h)作为网络输出,神经网络模型通过训练学习,对水平光管内 R407C的流动沸腾换热系数进行预测,经实验数据验证,预测结果与实验结果吻合较好,网络预测的平均误差为-0.9%,绝对误差为5.5%,均方根误差为10.9%,并且网络预测结果与四个传统关联式的计算结果相比有了明显的改善.由此说明该模型适用于水平光管内 R407C的流动沸腾换热预测,对采用 R407C制冷系统管式蒸发器的优化设计具有一定的指导意义     

Enhancement of flow boiling heat transfer with surfactant

The surfactant additive octadecylamine (ODA) was used to enhance the flow boiling heat transfer of water in vertical copper tube, and the effects of the aqueous solution properties, mass fraction of ODA, mass flux and heat flux etc. on flow boiling heat transfer were investigated. In order to analyze the mechanism of enhancement on boiling heat transfer with ODA, the copper surface was detected by XPS, and the diagram of binding energy was obtained. The results show that ODA can be adsorbed on the surface of the copper wall, and affects the properties of the heating surfaces and enhances the flow boiling heat transfer of water. Only in low heat flux and in a suitable range of concentration, can ODA aqueous solution enhance flow boiling heat transfer, and the suitable mass fraction of ODA is in the range of 1 × 10⁻⁵ −5 × 10⁻⁵. In addition, compared with water, ODA aqueous solution does not increase the flow drag under the same experimental conditions. Foundation item: The Natural Science Foundation of Tianjin(No. 94220) Biography of the first author: QIU Yun-ren, doctoral student, born in Dec. 1966, majoring in heat and mass transfer in chemical engineering.     

R245fa传热特性的实验研究

对R245fa水平光滑管管内流动沸腾换热特性进行了实验研究,主要包括加热水质量流速、工质质量流速、蒸发温度以及干度对局部换热系数的影响,结果表明在相同蒸发温度及加热水质量流速下,随着工质质量流速增大,管内流动沸腾换热系数迅速升高;在相同工质质量流速及蒸发温度下,随着加热水质量流速的增大,管内流动沸腾换热系数升高;在相同工质质量流速及加热水质量流速下,随着蒸发温度的升高,管内流动沸腾换热系数降低。分别采用Chen公式、Liu-Winterton公式、Shah公式计算了与本实验相同工况下R245fa的管内流动沸腾换热系数,其结果表明:3个预测公式的计算结果与实验值之间的平均误差分别为31.6%、6.3%、37.4%。采用Liu-Winterton公式计算R245fa的流动沸腾换热系数满足工程实际的要求。     

Fluid flow and heat transfer characteristics of spiral coiled tube: Effects of Reynolds number and curvature ratio

Numerical analysis was performed to investigate flow and heat transfer characteristics in spiral coiled tube heat exchanger. Radius of curvature of the spiral coiled tube was gradually increased as total rotating angle reached 12π. As the varying radius of curvature became a dominant flow parameter, three-dimensional flow analysis was performed to this flow together with different Reynolds numbers while constant wall heat flux condition was set in thermal field. From the analysis, centrifugal force due to curvature effect is found to have significant role in behavior of pressure drop and heat transfer. The centrifugal force enhances pressure drop and heat transfer to have generally higher values in the spiral coiled tube than those in the straight tube. Even then, friction factor and Nusselt number are found to follow the proportionality with square root of the Dean number. Individual effect of flow parameters of Reynolds number and curvature ratio was investigated and effect of Reynolds number is found to be stronger than that of curvature effect.     

替代工质HCFC123管外沸腾换热实验研究

对替代工质HCFC123在光管、机加工多孔表面强化管水平单管外池沸腾换热进行了实验研究,实验沸腾饱和温度分别为5℃、8℃和10℃。得出了强化管外沸腾换热系数随热流密度、沸腾压力的变化规律并整理成实验关联式,通过实验可得出强化管的强化换热效果良好,强化倍率在4.56～4.18之间。对CFC11也进行了同样实验,并把二者沸腾换热特性进行比较,强化管外HCFC123比CFC11沸腾换热系数要低8%左右。