换热器内纳米流体换热与压降特性的分析

以人字形板式换热器翅片的单元流道二维截面为几何模型,采用Fluent软件对换热介质分别为水、水基Al_2O_3纳米流体和水基CuO纳米流体进行换热、压降特性的数值分析,结果表明:在水中添加纳米颗粒可以提高流体的换热能力,且随着纳米颗粒体积分数的增加,努塞尔数随之增大,同时,纳米颗粒体积分数为3.0%时,流体对应的努塞尔数增幅明显高于1.0%～2.0%的水基Al_2O_3纳米流体。但结果还表明,纳米颗粒体积分数为3.0%的水基Al_2O_3纳米流体对应的压降最高,不利于流体流动,因而在将纳米流体作为流动换热介质时,应该综合考虑换热与压降的影响。另外,在相同纳米颗粒体积分数以及入口雷诺数时,水基Al_2O_3纳米流体换热能力高于水基CuO纳米流体,但两者的流动压降几乎相同,因而应优先选用Al_2O_3纳米颗粒。由于目前将纳米流体与换热器相结合的相关研究较少,因而得出数值结论对纳米流体在换热器中的应用设计具有一定的参考意义。     

Ag/Al_2O_3-TiO_2复合膜中Ag纳米颗粒对TiO_2层辐射吸收特性影响

以研究Ag纳米颗粒的等离子效应对TiO_2的辐射吸收的影响为目的,建立Ag/Al_2O_3-TiO_2复合结构膜的辐射吸收模型,基于时域有限差分法进行模拟计算,分析Ag-TiO_2间距以及Ag纳米颗粒粒径这2个因素对TiO_2层辐射吸收特性的影响。研究结果表明:在Ag/Al_2O_3-TiO_2复合膜体系中Ag纳米颗粒周围的局域电场强度显著增强,复合膜中TiO_2层的辐射吸收特性也得到增强,在不同波段内Ag-TiO_2间距以及Ag纳米颗粒粒径这2个因素对TiO_2吸收特性的影响有不同规律。     

外加磁场对磁流化床烟气脱硫过程的影响

研究了磁流化床脱硫过程中外加磁场对流化状态、脱硫效率和脱硫产物特性的影响,并分析了磁场强化脱硫的机理.结果表明:随着磁场的增强,磁流化床经历了3个阶段.在鼓泡流化状态下,床层压降不稳定,脱硫效率低;在磁稳流化状态下,床层压降小,脱硫效率快速提高;在磁聚状态下,床层压降较大,脱硫效率提高.兼顾脱硫效率和能源消耗两方面的要求,在磁稳流化状态下进行烟气脱硫是适宜的.此外,对脱硫产物微观形貌和化合物成分的分析表明:磁场改变了铁磁颗粒表面脱硫产物的附着方式,并促进了S(IV)的氧化,提高了SO2的吸收速率,从而提高了磁流化床的脱硫效率.     

高温流化床的流化特性及结焦非流化行为

在 8 0 mm× 30 mm和 80 mm× 10 mm石英流化床中 ,以低温粘结的高密度聚乙烯和聚丙烯 ,高温粘结的玻璃珠为实验物料 ,研究了高温流化床的流化特性及高温下物料结焦产生的非流化行为。结果表明 ,在本文实验条件下 ,Geldart A、B类高温表面粘结物料 ,床层温度小于其最小粘结温度时 ,床层温度增大 ,颗粒的最小流化速度减小 ;Geldart D类高温表面粘结物料的最小流化速度随温度增加而增大。得出了不同温度下颗粒最小流化速度预测式。床层温度大于最小粘结温度时 ,流化床需在较高的表观气速下才能保持流化 ,床层温度愈高床层流化所需的表观气速越大。研究同时发现 ,颗粒物料的粒径减小 ,流化颗粒的最小粘结温度减小。     

高温鼓泡流化床的流化行为

床层温度在20－1000℃范围内,以4种粒径的煤灰为实验物料,研究了不同表观气速下最小流化速度,床层平均空隙率,压力波动标准偏差和主频的变化规律,最小流化速度随床层温度升高而减小;相同床温下,平均空隙率随表观气速升高而增大,不同床温下,压力波动偏差随流化数增加而增大。相同流化数时,B类颗粒的压力波动标准偏差受床层温度变化影响较小,而D类粒子随床层温度升高压力波动标准偏差减小,胡着流化数增加,压力波动主频减小。     

纳米流体微通道冷却菲涅尔聚光电池的热性能研究

文章基于菲涅尔高倍聚光砷化镓电池冷却技术的研究,对不同聚光条件、不同冷却工质螺旋式微通道散热器的传热性能进行了数值模拟,分析了电池芯片温度、努塞尔数、传热系数、强化传热因子的变化规律。研究结果表明:当太阳直射辐照度为1 000 W/m~2时,优化的三级聚光系统经过均光后,可强化螺旋式微通道对电池芯片的冷却效果,且该菲涅尔三级聚光系统的压降逐渐减小;与蒸馏水相比,Al_2O_3纳米流体的换热特性较强,且该纳米流体的换热特性随着纳米颗粒粒径的减小而增强;随着Al_2O_3纳米流体质量分数和粘度的增大,该纳米流体的努塞尔数、传热系数呈现先增大后减小的趋势,优化的菲涅尔三级聚光系统的压降则逐渐增大;当Al_2O_3纳米流体的质量分数为6%~8%时,该纳米流体的换热特性可作为该工况下利用Al_2O_3纳米流体冷却砷化镓电池的参考值,此时Al_2O_3纳米流体的强化传热因子相对较高。     

新型环形喷动床的喷动机制与喷动特性

在传统喷动床的基础上,设计出一种多喷口环形喷动形式的新型喷动床.实验研究了喷口型式、喷口速度、颗粒类型对这种喷动床床内密相喷动流化区高度、可喷动静止床层高度及床层压降等参数的影响情况.结果表明:颗粒在床内的喷动形式沿床高方向呈现独特分区现象;随着喷口速度的增加,密相喷动高度和可喷动静止床层高度也相应增加;在同样的静止床层高度的情况下,直向型式的喷口更易形成喷动,床层的最小喷动速度几乎与静止床层高度呈线性关系;当床内形成较稳定的喷动后,床层压降随喷口速度的变化不明显,可视为常数.     

Sol-gel法制备Y_2O_3∶Eu~(3+)/Yb~(3+)@SiO_2太阳能上转换材料的研究

采用pechini溶胶-凝胶法制备Eu~(3+)/Yb~(3+)共掺Y_2O_3纳米颗粒,采用经典的St?ber方法制备SiO_2包覆上述纳米颗粒的核壳结构。借助X射线衍射仪和傅里叶红外光谱仪等测试手段,研究材料的结构性能。结果表明:SiO_2包覆后,Y_2O_3的晶体结构和粒子的上转换发光机制均未发生改变,Y-O-Si键的形成说明SiO_2成功包覆在Y_2O_3∶Eu~(3+)/Yb~(3+)粒子表面。紫外-可见光分光光度计和光致发光谱测试结果对比表明,SiO_2包覆后的粒子在980 nm处仍有光谱吸收,并且材料的发光强度有较大提高。     

Al2O3-H2O纳米流体池内沸腾强化传热实验的曲面响应优化

为了提高余热回收效率,强化沸腾换热。在池内沸腾强化换热实验中运用Al_2O_3-H_2O纳米流体,研究了Al_2O_3纳米流体浓度、工件壁厚、热流密度对强化率的影响及最优强化条件。单因素分析结果显示,随着Al_2O_3纳米流体浓度、热流密度增大,强化率先增大后减小;随着工件壁厚增大,强化率逐渐减小。在单因素分析结果上,采用响应曲面法中Box-Behnken Design(BBD)模型对池内沸腾传热条件优化,得出三个因素对强化率的影响大小为:Al_2O_3纳米流体浓度工件壁厚热流密度。并且Al_2O_3纳米流体浓度与热流密度交互作用对强化率最为显著。通过曲面响应拟合最佳实验条件为:质量浓度1.2 wt%、热流密度83 543 W/m~2、壁厚0.45 mm,模拟结果强化率为107%,实验测得最优条件下强化率为106%,与预测接近。     

水基纳米流体流动与换热数值模拟

采用两步法制备体积分数φ为0.001%、0.01%、0.1%的Al_2O_3-H_2O纳米流体,运用热力学相关式进行计算,并采用Lattice Boltzmann方法模拟圆管内Al_2O_3-H_2O纳米流体的流动与换热,研究分析不同纳米粒子体积分数和粒径对纳米流体平均Nu数的影响。结果表明,不同体积分数的Al_2O_3-H_2O纳米流体,随着纳米颗粒的运动,边界层发生变化,其流动特性和换热特性也受到影响,对于相同位置的纳米流体,当体积浓度为0.9%、0.5%、0.1%时,平均Nu数分别为21、17.8、16,随着纳米颗粒体积分数越大,其平均Nu数越大,即换热强度越大。当纳米颗粒为20 nm,Re数为1000、3000、5000、7000、9000时,平均Nu数分别为11.5、14.5、18、20、21.5,随着Re数的增加,纳米流体的强化换热效果越好。