超临界CO2在管内流动换热特性的实验研究

以超临界二氧化碳为研究对象,对其在水平管内与水成垂直交叉流动的换热特性进行了实验研究。实验结果表明,超临界二氧化碳在外部水垂直交叉流动冷却下的入口压力、质量流量、冷却水流量的变化都对换热性能产生一定的影响。并且比较了两种不同冷却方式,即在逆流和垂直交叉流形式下,Re和Pr数的变化规律;最后,利用实验数据对四个考虑不同影响因素的常用经验关联式进行了验证,指出了适合实验条件的关联式。     

CO2在超临界条件下流动换热的实验研究

本文对超临界CO2在水平管内和水交叉流动的换热特性进行了实验研究，通过实验结果表明，CO2热流密度和质量流量的变化均对换热性能产生一定的影响。并且分析了其Re、Pr和Nu数的变化特性。以此为基础，为气体冷却器的设计提供了理论依据。     

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。     

Deterioration of Heat Transfer at Supercritical Pressures of a Substance

Results of an experimental investigation of the transition from the enhanced mode of heat transfer to a deteriorated mode at supercritical pressures of toluene are presented.     

超临界二氧化碳管内流动及换热特性分析研究

通过对超临界二氧化碳管内流动及换热特性研究现状和分析方法介绍,列出常用的超临界二氧化碳在不同条件下的传热和压降关联式,进一步说明自然工质二氧化碳的跨临界循环特点和所具有的独特的热物理性质,指明超临界二氧化碳的利用和新型换热设备的研发方向。     

钨极氩弧点焊熔池中流体流动及传热过程的数值模拟

本文建立了一个描述钨极氩弧点焊熔池中流体动力学状态及传热过程的数值分析模型。该模型考虑到了熔池传热过程的瞬时特点、熔池界面的移动以及电磁力、自然对流和表面张力梯度的综合影响;揭示了熔池内部电磁力场、流场和温度场相互作用的规律;采用了流函数—涡度法以及全隐式差分格式。根据该模型得出的数值分析结果与实验值吻合程度良好。     

Regimes of Intensified Heat Transfer during Evaporation of Thin Horizontal Liquid Layers at Reduced Pressures

The influence of structures formed during the evaporation and boiling of a liquid (n-dodecane) in thin horizontal layers on heat transfer has been analyzed. Structures shaped with the shapes of funnels and craters are formed at low pressures in liquid layers with thicknesses above the capillary constant under the action of a vapor recoil force. Increasing pressure leads to the onset of bubble boiling. It is established that the formation of these structures in the regime of intense evaporation at low reduced pressures leads to an about 70% increase in the heat-transfer coefficient at analogous layer thicknesses in comparison to the case of bubble boiling.     

Transient Electromagnetic and Heat Transfer Characteristics of the MgB2 Superconductor in Liquid Helium

A transient current density analysis is carried out for the type II superconductor (SC) material MgB₂ in liquid Helium. Variable magnetic fields are used as the unknown in solving the curl-curl relations of the electromagnetic fields applying the finite element method (FEM) for 2D axis symmetric cylindrical wires. Assuming an exponential current rise, the magnetic flux, current density and temperature distribution in the SC and He are calculated. This study gives the limiting current values to avoid the normal state, the temperature distribution profile with time as well as the changes in the magnitude of the current and time constant. Oscillations and non-uniform temperature distributions are observed in He and in the SC respectively if one varies the parameters which are related to the different heat transfer mechanisms. A slight instability in the current distribution is also observed which might transfer to a thermal instability, i.e. could signal He boiling.     

开架式气化器竖直圆管内超临界氮换热实验研究

目前国内外对液化天然气(LNG)接收站的开架式气化器中超临界天然气的流动换热实验研究非常少,本文为了研究开架式气化器中竖直管内超临界流体的流动换热特性,搭建了竖直单管超临界流体换热实验平台。以液氮代替液化天然气,研究了氮入口压力、水温和水流量等不同参数对换热的影响。结果表明:在拟临界温度以下,表面传热系数随着压力的增大逐渐减小,但拟临界温度以后,这种趋势相反;当水流量足够大时,氮出口温度取决于管外水温而不是水侧流量。最后,基于实验数据拟合出了适用于竖直圆管内超临界低温流体流动换热的半经验关联式,关联式预测值和实验值的平均绝对偏差为8.42%,可以准确预测竖直加热管中超临界氮的表面传热系数。     

Heat Transfer from a Local Heat Source to Subcooled Liquid Film

An experimental investigation is performed of heat transfer from a local heat source to films of water and low-boiling dielectric liquid that flow down a vertical plate by gravity. The liquids are substantially subcooled. In the case of perfluorotriethylamine flow, regular structures are formed in the film at the threshold value of the heat flux density. After the heated layer of liquid comes to the film surface, three characteristic modes of heat transfer are observed, which are associated with the variation of the modes of liquid flow caused by thermocapillary convection. At low values of the Reynolds number of the film, a specific form of critical heat transfer is observed, which is characterized by disintegration of the jet into droplets and their separation from the heater.     

空调替代工质R404A在水平内螺纹管中的沸腾换热研究

比较了CAVALLINI的纯质和混合工质水平内螺纹管中流动沸腾换热系数的关联式,结果显示在内螺纹管中,对近共沸混合工质R404A的沸腾换热系数进行工程计算时,R404A被看作纯质和混合工质计算所得的沸腾换热系数值差别最大不到10%,因此可将其以纯质对待;对CAVALLINI的纯质和混合工质、KOYAMA及THOME等四个水平内螺纹管流动沸腾换热系数的影响因素进行对比分析,结果表明R404A的沸腾换热中对流沸腾换热占主导地位,且随干度增加而增加.对关联式的理论预测和实验结果进行对比,表明CAVALLINI和THOME关联式的预测误差小于21%,因此它们对R404A适用性较好,这对R404A蒸发器的工程设计及优化具有一定参考意义.     

R717在小管径水平光管内流动沸腾换热及压降特性

氨制冷剂存在可燃性和毒性,因此减少其在制冷系统中的充注量极为重要。小管径换热管通常可以提供更高的表面传热系数,这可以作为提升换热器紧凑性同时减少系统中充注量的有效方法。本文搭建了氨制冷剂管内流动沸腾换热及压降测试实验装置,测试了氨制冷剂在4 mm水平光管内的流动沸腾换热及压降,并分析了干度、质量流速及热流密度对换热及压降特性的影响。结果表明:流动沸腾换热表面传热系数随着干度的增加而增大,同时质量流速和热流密度越高,流动沸腾换热表面传热系数越大。此外,氨制冷剂在管内的两相摩擦压降也随着干度的增加而增大,在固定干度下,质量流速的升高导致压降增大。     

液氮窄缝传热特性研究

建立了一个窄缝宽度为1－3mm窄缝通道液氮传热实验装置，并对液氮窄缝传热进行了实验研究，在不同结构尺寸的三组窄缝结构中进行了大气压下饱和态及过冷态液氮传热实验，实验结果显示窄缝长度对饱和态液氮在窄缝中的传热的影响比较大，随着窄缝长度的增加，传热中的换热系数有较大影响，相对而言，实验范围中窄缝厚度对窄缝传热的影响很小，且窄缝中的换热系数随热流的增加会有所增大。     

R-134a在水平直管和螺旋管内凝结换热特性的实验研究

对替代制冷剂R-134a在水平直管和螺旋管内的凝结换热特性进行了实验研究。在三个不同的冷凝温度（35℃、40℃和45℃）、制冷剂R-1Ma的质量流量变化范围为100-400kg／（m^2·s）和制冷剂的干度范围为0．1-0．8的条件下,实验得到了R-134a在水平直管和螺旋管内的凝结换热系数随R—134a的质量流量和干度的变化关系,并将水平直管和螺旋管内的凝结换热特性数据进行了对比。实验结果表明,R-134a在螺旋管内的凝结换热系数比直管的大4％。13．8％。     

水平细通道内CO_2流动沸腾换热流态特性实验研究

本文对水平细通道内CO_2流动沸腾换热过程中流态及其转变特性进行理论分析和可视化实验研究。根据可视化实验结果,更新了CO_2在低蒸发温度下的理论流动状态预测模型。实验工况为:热流密度(7. 5～30 k W/m2)、质量流率(50～600kg/(m2·s))、饱和温度(-40～0℃)、干度(0～1)、内径(1. 5 mm)。理论分析表明:质量流率对换热过程中经历的流态形式有决定性作用,热流密度对环状流-干涸区域、干涸区域-雾状流边界转变曲线影响较大,饱和温度对流态转变具有重要影响。可视化研究表明:基于理论流态图对于CO_2在细通道内流动沸腾换热的流态能够较好的预测,也能反映不同工况下流态的变化趋势,但理论流态图对干涸区域和雾状流区域预测偏差较大;在实验数据的基础上,增加了液气黏度比的无量纲因子,并提出一种新的临界热流密度预测模型。在考虑质量流率和热流密度影响的情况下,根据更新后临界热流密度预测模型和实验数据,引入沸腾数Bo对理论流态图中环状流-干涸区域、干涸区域-雾状流及间歇流/弹状流-环状流边界转变曲线进行了更新,可视化研究获得的流态数据中89. 4%符合更新后的CO_2理论流态预测模型。     

一种氨水水平降膜吸收传热模型

在Navier-Stokes方程的基础上,提出一种新的氨水降膜吸收传热模型,通过对降膜过程中的液膜流动特性进行了一维变换,采用Grank-Nicholson方法对降膜特性进行求解,然后根据实验验证了理论模型的仿真结果,实验数据和仿真数据的误差在17%以内,并根据实验数据拟合出了传热系数公式,确定了不同管径下液膜的最大体积流量。     

R32水平单管内的蒸发换热特性

本文对2根不同孔径单管在饱和温度分别为0℃、5℃和10℃工况下进行水平管内R32蒸发换热的实验研究。采用热阻分离法得到管内制冷剂侧蒸发传热系数,以质量流量、饱和温度为影响因子,对实验结果进行单管热阻分析及综合性能评价。结果表明:管内传热系数及压降均随着质量流量的增加而增加,管径对传热系数影响较大,1#传热系数约为2#的1.1~1.3倍,不同质量流量下温度对传热系数及压降的影响比重不同;随着质量流量的增加,管外水侧热阻占总热阻的比例逐渐增大,管内制冷剂侧热阻占总阻值的比例逐渐减小;两根单管单位压降传热系数均随质量流量的增加而减小,在不同质量流量下饱和温度对参数的影响比重不同。     

Features of Supercritical Heat Transfer at Short Times and Small Sizes

International Journal of Thermophysics - Decreasing the time required for accurate thermodynamic property measurements is extremely desirable for model development that can respond to the needs of...     

超临界二氧化碳在套管内换热的实验研究

对超临界CO2在套管内的换热特性进行了实验研究,探讨了超临界CO2换热过程中,质量流率、压力和入口温度的变化对换热性能特性和压降的影响。实验得出,换热系数随着质量流率的增加而增加;而换热系数随压力的增加而减少;入口温度的变化对换热系数基本没有影响;压降随着入口温度的升高而逐渐增大;并给出了Re和Nu数的变化规律。研究为超临界二氧化碳换热器的设计提供了依据。