微管内部流动粘性耗散的实验研究与数值模拟

为深入了解微管内部流动及换热机理,对液体在微管内部流动引起的粘性耗散问题进行了理论分析、数值计算和实验验证.以蒸馏水为工质,流过内径为25μm及50μm微光滑石英管,采用非接触式温度测量方法——红外热成像测量液体粘性耗散导致的微管壁面的温度场变化,获得精确的微管外壁温度分布.同时利用SIMPLEC计算方法对其内部流动耗散进行了数值模拟,得到了微管内部流动雷诺数Re和流体温升的关系.实验结果与数值模拟结果相吻合,表明忽略粘性耗散的影响会最终影响微管摩擦系数和Re数的表观实验结果.     

凹槽型微通道内液体流动换热特性的实验研究

微通道热沉是解决微机电系统电子元器件冷却问题的有效途径.为提高微通道热沉的传热性能,设计2组不同水力直径的微通道热沉,分别在其流道壁面加工三角形凹槽和扇形凹槽.搭建微通道内液体单相流动与换热实验平台,以去离子水为流体介质,实验测试不同流量下微通道热沉的进出口液体压力、温度和加热面温度.以微通道流动压降、摩擦常数、加热面...     

距离对红外热像仪测温精度的影响及校正方法研究

分析了距离对红外热像仪测温精度的影响,建立实验系统并对测量的实验结果进行了分析.实验结果表明目标与红外热像仪之间的距离对测温精度有一定的关系,最后通过matlab对实验数据进行拟合,从而为实现校正提供了依据.     

基于网络的磨削温度红外监控系统研究

将网络监测技术与红外测温技术相结合设计了磨削温度红外监控系统．该系统采用SAT-G90红外热像仪对磨削温度数据进行实时采集,当磨削温度超过预设值时立即报警,同时通过磨削温度红外监控软件发送指令来调整磨削相关参数,以降低磨削温度,避免磨削烧伤;该系统还具有对采集到的磨削红外图像上的任一指定区域的磨削温度进行自动数据分析,并显示该区域最高、最低和平均磨削温度等功能．经企业实际应用,该系统的精度高、实时性强,有效地避免了磨削烧伤．     

加速管道流瞬态壁面摩擦阻力及湍流行为实验研究

通过对加速管道流瞬态壁面摩擦阻力及湍流行为的实验研究,并将改进的统计平均法应用于实验数据的处理。结果表明,加速管道流瞬态时均壁面切应力较稳态壁面切应力存在明显差异,工况1中最大差值接近于稳态值的2倍。流动加速率的降低和初始流量的增加缩短了湍流的滞后段,减小了瞬态壁面切应力与稳态值的差别。瞬态壁面切应力及湍流的发展可分为4个典型阶段,前2个阶段为湍流的滞后期,流动惯性占据主导地位,后2个阶段为湍流的发展阶段。     

基于红外热像仪的磨削温度监测系统研究

基于现有的磨削温度测量方法的缺陷,设计了基于红外热像仪的磨削温度自动监测系统.该系统采用红外热像仪实时地获取磨削温度数据及图像,并可对磨削温度红外图像上任意指定区域进行数据分析,实现了在磨削温度超过预设值时及时报警的功能,实际应用表明,系统具有数据准确、实时性强、能有效避免磨削烧伤等优点.     

正弦波脉动流对微通道内流体流动与传热特性的影响

采用数值计算方法研究了两种结构微通道内由于入口速度的正弦变化而发展的非稳态层流流动与换热特性.分别研究了脉动频率、振幅以及雷诺数对流体在微通道内流动与传热的影响.研究结果表明,在雷诺数为100～400时,脉动流动对矩形通道底面温度与换热性能影响较小,但对三角凹穴结构通道有着显著影响.随着脉动频率的增加,通道底面温度先增加后减小.证明存在一极限频率使得小于该频率时通道底面温度升高,大于该频率时则降低.随着振幅的增加,通道底面温度在减小,换热不断增强.但是,随着雷诺数的增加,脉动流动的作用逐渐减小.脉动频率与振幅的增加都会使得通道的压降增加.     

高分子微滤膜流动电位的实验研究

用实验方法研究多孔性高分子聚乙烯管式微滤膜的流动电位．考察不同类型电解质如ＮａＣｌ,ＫＣ１,ＭｇＣｌ２和 ＭｇＳＯ４等溶液对ＭＦ膜的流动电位随浓度的变化关系。结果表明流动电位的 大小与电解质种类和浓度有关,浓度越大．流动电位越小．流动电位实验测定的重现性较好．离 子价态对膜的流动电位影响很大,阳离子比阴离子对膜流动电位的影响更大．二价阳离子对膜的 流动电位影响最大。     

大直径圆筒内切向自由旋流的换热研究

用理论和实验方法,研究其对流换热特性,结果表明,这种切向自由旋流有利于换热的强化,与直管内无旋流动相比,其平均努谢尔特数提高160％左右。     

微槽群散热器换热性能实验研究

对微槽群相变散热器的散热性能进行了实验研究,实验采用了混合工质2-Methylpentane和甲醇来强化系统的换热性能,当混合工质中x₁(2-Methylpentane)的摩尔分数为10%,x₂(甲醇)的摩尔分数为90%时,微槽群散热器的换热性能最优;将该种配比的混合工质分别应用于不同尺寸的微槽群相变散热器中,得出了优化的微槽群深宽尺寸比.实验结果表明,在同一散热热流密度下,与前人的工作相比,能使芯片表面温度降低10~20℃.其散热性能满足大功率高性能电子芯片的散热需求.     

微钢管轴向导热对对流换热的影响

以氮气为工质,流过内径为168μm、外径406μm微钢管,采用直接通电法进行加热,并使用红外成像仪加红外专用放大镜头测量了在恒定的流量下、不同加热功率以及相同加热功率、不同流量下的微钢管壁面的温度场,获得精确的微管外壁温度分布,同时测量了氮气的进出口温度和流量.根据实验结果分析了微管轴向导热对管内部对流换热的影响.研究表明,在氮气为工质下,微钢管轴向导热导致内部换热的减弱,减少量超过总对流换热量的2%.     

定热流加热下微管内部换热特征的实验研究

以蒸馏水为工质,流过内径分别为242 μm、315 μm 及520 μm石英管,石英管外部缠绕外径为80 μm的铜丝,通过给细铜丝通电来加热石英管以研究石英管内部的换热。根据细铜丝电阻值与温度的关系来确定石英管外壁的温度值,实现了定热流加热与温度测量的同步。实验得到了雷诺数Re在100～7000之间变化时的Nusselt数,并与经典的层流、过渡流及紊流换热准则方程式进行了对比。实验结果表明,在Re较低时,微石英管内部的Nu数低于常规经典的换热准则方程式的解,但随着Re数增加到1700～1900时,微石英管内Nu数已与过渡流准则方程式的解基本一致;当Re数增加到4000～5500左右时,微石英管内部换热Nu数达到常规尺度下的紊流换热方程式的解。     

壁面加热热流密度对微柱群内部换热特性的影响

采用实验与数值模拟相结合的方法研究去离子水在不同加热热流密度下流过叉排排列微柱群内部时工质热物性对对流换热的影响规律.实验中采用电加热棒对一体化微柱群散热元件进行加热,测得不同加热功率下微柱群内部努塞尔数(Nu);同时建立考虑粗糙度影响的三维数学模型模拟了该实验段在不同热流密度下的温度场与换热特性,并与实验结果进行了对比.研究发现:工质热物性随着温度变化对微柱群换热特性有着较为明显的影响,且数值模拟结果略高于实验值;对流换热系数均随加热热流密度增加而略有增大,且低雷诺数(Re)下该现象更为明显;定义了不同的影响因子来对各热物性参数的影响进行定量分析,发现动力黏度对微柱群内换热特性影响最大,影响因子接近10%.     

地埋管换热器非稳态换热性能的实验研究

通过对一个土壤源热泵系统非稳态连续制冷工况运行情况的测试,总结了土壤温度、埋地管换热器进出口水温及换热性能随时间的变化规律,比较了3种换热器在非稳态连续换热过程换热性能的差异.对比实验结果发现,双U形管换热器单位井深换热能力最强,是单U形管的1.05倍,是套管的1.73倍.比较了这3种换热器管内的流动阻力.     

矩形微槽微冷系统相变换热实验的研究

对不同尺寸的矩形竖直微槽群表面相变换热微冷系统在液位高度及微槽表面尺寸等因素影响下的相变换热效果进行了文验研究．实验确定了获得最大热流密度时的微槽表面尺寸为槽宽、槽深以及槽间距分别为0．2mm、0．8mm、0．2mm以及槽道数目为50的微槽;实验表明液位高度与相变换热强度有很大的关联,并且液位高度存加热中心时获得最大热流密度,当液位高度低于加热中心的时候,液位越高,换热强度越好,当液位高度高于加热中心的时候,液位高度与换热强度没有很大的关联．     

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。     

定热流下振荡流动对对流换热的影响

对定热流下平行板间振荡层流的对流换热过程进行了解析分析。流动的振荡过程是通过压力梯度上的振荡分量来完成的。对流动过程作了一些简化假设，并着重讨论振荡频率、雷诺数、振幅等参数对对流换热的影响。结果表明，振荡使对流换热系数增加。     

石墨-水纳米流体对流换热特性的实验研究

使用自行设计的测量纳米流体流动与对流换热性能的实验装置,测量了含有不同体积分数纳米石墨的石墨-水纳米流体雷诺数在3 000~6 500范围内的对流换热系数。实验结果表明:石墨纳米颗粒的加入提高了水的对流换热系数;石墨纳米颗粒在水中的体积分数与对流换热系数近似呈线性关系;努塞尔数Nu随着雷诺数的增大近似线性增大;流动状态下的纳米粒子本身的无规则运动和热散射对对流换热系数的提高有显著影响。     

高温介质短管耦合换热中的热流分布与辐射作用

通过数值模拟短管内常物性高温介质的辐射与对流耦合换热，研究了壁面热流及介质内的热流分布特征，考察了介质辐射作用对热流分布的影响，管内流动为层流正在发展流，介质为吸收发射性灰介质，换热与流动同时发展，采用离散坐标法求解圆柱坐标系下的辐射传递方程，以获得辐射换热项，并将该项作为耦合换热能量方程的源项处理，采用控制容积法离散能量方程和N－S方程，并用SIMPLEC算法进行失代求解，结果表明，高温介质辐射不仅对壁面热流和局面努谢尔数分布有重要影响，而且使介质内径向热流分布发生较大改变。