EHD强化换热能耗的热力学第二定律分析

引言 EHD(electrohydrodynamics)强化换热是一种主动强化传热方式,它必须消耗一定的电能,利用电场、流场和温度场的相互作用,才能达到强化传热的目的.从传热强化的效果来看,以往的研究,主要是用强化系数这一指标进行评判,实验结果表明[1],EHD强化换热效果显著,例如,对单相对流传热,传热系数最大可增加100倍[2].同时,很多实验结果也表明,相对于传热量,电功耗可以忽略不计[3～7].由于认为EHD电功耗很小,功耗问题的深入理论分析,尚未引起学者们的特别关注[1].作者依据热力学第二定律,提出了一个EHD强化换热能耗评价的方法,为EHD强化换热的经济性判别,提供了理论依据.     

电场强化乙酸乙酯自然对流和沸腾换热的实验研究

对沉浸于强极性有机液体工质乙酸乙酯中的平板表面上的自然对流和沸腾换热的外加电场强化进行了实验,得出了自然对流和沸腾换热的表面传热系数、强化效果与电场电压、热通量的关系.实验数据表明,外加电场对平板表面自然对流换热的强化效果好于对沸腾换热的强化效果.实验条件下,当施加外电场时,平板表面的自然对流换热的传热系数最大可达到无外电场时的6～7倍,沸腾换热的传热系数最大可达到无外电场时的4～5倍.     

对流传热强化在水套炉中的应用分析

以无功传热强化技术为基础,简要回顾了换热管传热强化的研究进展,对管内对流传热强化的应用进行了介绍。基于水套炉中换热管束的结构特性和管内介质物性,提出水套炉的换热管传热强化技术的影响因素。最后对管外传热强化进行了讨论。     

电场与声场作用下微细通道内R141b压降特性

为研究电场与声场对微细通道压降和总体传热性能的影响,以制冷剂一氟二氯乙烷R141b为实验工质,对比并分析无外场、单独电场、单独声场、两场同时作用下的两相压降变化及影响。结合功率谱密度(PSD)和可视化,研究电场与声场作用下两相压降频域特性和气泡运动状态。采用Webb-Bergles方法研究不同外场作用下的微细通道强化传热综合性能。结果表明：在本实验工况下,电场电压越大、超声波频率越小、功率越大,两相压降越大;电场、声场的作用,能够加剧通道内气泡运动,降低气泡长径比;通过强化传热综合性能评价发现,电场和声场同时作用下强化传热综合性能最高,最高可达1.78。该研究结果可从多外场强化传热技术角度为微细通道换热提供新思路。     

中心圆柱电极EHD强化垂直管内沸腾换热的实验研究

以R123为工质采用中心圆柱电极对垂直管内沸腾换热的EHD强化进行了实验,得出了沸腾传热系数与电场强度、热流密度等相关参数的关系.测试了外加电场的电流以及击穿电场强度.从外加电场影响气泡的成长、跃离和运动规律的角度对EHD强化垂直管内沸腾换热的机理进行了分析.     

两相闭式热虹吸管强化传热研究进展

回顾了两相闭式热虹吸管强化传热技术研究现状,将热虹吸管强化传热技术归纳分为4类,即采用高效工作介质、管壁内表面处理、管内设置内插件和其它类。分别阐述了这4种技术的强化传热机理,总结得出大部分技术多局限在实验分析层面上,缺乏理论上的深入分析,暂时没有得到工业生产的大规模应用。并指出了强化传热技术的理论研究、各种参数对传热性能的影响探究以及如何降低工业应用的生产成本将是今后热虹吸管强化传热技术的研究热点。     

声空化场强化沸腾传热机理

引　言声空化是指向液体中辐射声波时 ,在一定压强下液体中出现的微小汽泡随着声压的变化作脉动、振荡或伴随有生长、收缩以至破灭的现象[1] .采用声空化技术强化传热的方法因涉及空化现象而不同于 2 0世纪 5 0～ 6 0年代仅依靠超声波使液体产生机械振动以达到强化传热的方法 .文献 [2 ,3]就声空化场对单相对流传热的影响进行了实验研究 ,结果表明 :传热强化效果分别高达 3倍和 4倍 ;文献[4 ]在研究了超声波对淬火的影响后指出 :由于超声的空化作用使淬火冷却 3个阶段中的膜沸腾传热提前结束 ,核沸腾传热提前到来 ,因而使介质冷却强度提高 5…     

强化传热技术及其在硫酸转化系统中的应用进展

简要分析了强化传热技术的发展和研究方向，探讨了传热强化的途径和 评价方法，并介绍了强化传热技术在硫酸转化系统中的应用，在此基础上，提出了一种新型转化系统。     

甘油生产换热设备采用强化传热技术的可行性及经济效益分析

本文简要寺介绍了甘油生产换热设备蒸馏釜，冷凝器，蒸发器等的使用现状，侧重介绍了精制甘油工艺蒸馏釜采用强化传热技术的可行性及经济效益。并提出了粗制甘油蒸发段的蒸发器传热强化的途径。     

电场分布对R123沸腾换热的影响

采用6种不同电极布置方式,进行了不同电势和热流密度下的R123池沸腾换热的试验研究。通过数值分析,计算了不同电极布置下换热面上的电场强度及分布。不同的电极布置,会导致换热面上电场强度和电场均匀性两方面的变化。结合试验和电场分布的计算结果,分析了电场均匀性、电场强度、热流密度与沸腾换热效果之间的关系。结果表明,在低热流密度下,电场分布对沸腾换热影响较大;而在高热流密度下,影响较小。电水动力学（EHD）强化换热效果是电场强度和电场均匀性综合作用的结果。     

纳米制冷剂管内流动沸腾换热特性

研究了CuO-R113纳米制冷剂在水平直光管内的流动沸腾换热特性。实验测试段长度1.5 m、外径9.52 mm。实验工况的质量流率为100～200 kg•m^-2•s^-1,热通量为3.08～6.16 kW•m^-2, 入口干度为0.2～0.7,纳米颗粒质量分数为0～0.5%。结果表明：CuO-R113纳米制冷剂的传热系数高于纯R113制冷剂的传热系数。纳米颗粒的加入,强化了制冷剂管内流动沸腾换热。质量流率为100、150、200 kg•m^-2•s^-1的情况下,传热系数分别最大提高了29.7%、22.7%、25.6%。     

纳米制冷剂TiO2/HFC134a水平管内流动沸腾换热实验研究

对纳米制冷剂TiO₂/HFC134a在水平管内的流动沸腾换热性能进行了实验研究,纳米颗粒的浓度为0.01、0.025和0.05 g•L^-1,并与纯质HFC134a的结果相比较。结果发现：TiO₂/HFC134a工质的流动沸腾传热系数得到一定的强化,强化程度与颗粒浓度有关,实验过程中发现的纳米颗粒在换热表面的沉积可能是主要的影响因素。     

单面与双面加热时窄缝流道内过冷沸腾气泡行为的比较

引　言流道几何尺寸影响到流动沸腾换热的特性 ,窄缝内的气泡动力学特征与非窄缝有很大差异 .工程技术中有许多场合应用到窄缝流动特性[1] .Rizwan Uddin等[2 ] 对单热流和双峰热流的两相流进行了稳定性分析 ,发现热流对稳定性边界图影响不大 ,而对入口过冷度等系统参数影响较大 .Yoshida等[3,4 ] 对各种工质的单管和双管内热虹吸进行了研究 ,发现单管和双管内的热虹吸及传热、流型等存在很大差异 .单面及双面加热时应该和热虹吸管内情况较类似 ,但还未见关于矩形窄缝流动沸腾单双面气泡动力学问题的研究报道 .　　在长期科研实践中 ,得到…     

多孔表面管内高沸点工质的强化流动沸腾换热与阻力特性

建立了带有气液分离器的高沸点有机工质流动沸腾换热实验台,对垂直上升多孔表面管内高沸点有机工质异丙苯的强化流动沸腾换热与阻力特性进行了实验研究,获得了传热系数与压降随干度的变化情况,并与光管内的实验结果进行了比较.另外,还通过实验得到了三个质量流速下的流动沸腾曲线.实验过程中质量流速范围为391～790kg•m^-2•s^-1,实验工况干度范围为0.09～0.58,压力范围为0.16～0.31MPa.通过对实验数据的回归分析,获得了传热系数与摩擦压降的计算关联式.实验结果表明,多孔表面管在强化换热的同时,并没有使阻力增加很多,具有良好的应用前景.     

R22在水平双侧强化管外的凝结换热

由于世界能源紧张问题日益突出,以节约能源与材料消耗为主要目的,开发高效紧凑式换热器是传热界的重要研究课题．冷凝器作为制冷空调领域的重要设备,其换热效果对机组性能影响很大．因此,对传热强化研究具有重要的意义．国内外对水平管外制冷剂蒸气凝结强化进行了研究,已由早期的二维矩形、梯形低肋管发展到现在的三维强化管（如Thermoexeel-C管、Turbo-C管等）．本文对光管与两种水平双侧强化管（分别为二维低肋管与三维管）进行了R22蒸气在管外凝结换热的试验研究,     

高效传热强化斜齿扭带及其低流速自动清洗技术

现有流体动力塑料光滑扭带不能用于流速低于1.0 m•s^-1的传热设备的污垢自动清洗、传热强化幅度不高.为此研制了一种高效强化传热、又能够在1.0～0.5 m•s^-1的较低流速下自动清洗污垢的斜齿扭带.其原理是在光滑扭带的两面上等距离地排列斜齿,被斜齿导向的传热流体对斜齿的反作用力形成一个新增的旋转力矩.与现有的光滑扭带相比,弧线形斜齿扭带自转清洗力矩增大了75％～101％、传热系数提高了171％.虽然斜齿扭带的阻力系数较高,但是设备的总阻力仍然在一般工程容许的范围内,具有广阔的应用前景.     

水平微肋管内流动蒸发换热特性的实验研究

为了研究微肋管结构尺寸及工况等对管内流动蒸发性能的影响,对4种微肋管和1根9.52 mm光管进行了实验,4根微肋管中管外径为9.52 mm和7 mm的各2根,所用工质为R22.实验中质量流速变化范围为90～400kg•m^-2•s^-1,所选工况为：蒸发温度7℃,入口干度15%～20%,出口过热度5～6℃.获得了蒸发换热性能随质量流速的变化,讨论了微肋结构尺寸和管径等对蒸发换热性能的影响.两根9.52mm微肋管的传热系数比光管分别分别提高了130%和180%,而其内表面积只比光管分别增加了40%和70%.     

R410A-油混合物在5 mm内螺纹强化管内流动冷凝的摩擦压降实验研究

实验研究了环保制冷工质R410A-润滑油混合物在5 mm内螺纹强化管内流动冷凝的摩擦压降特性,探索了平均油浓度、干度和质流密度对摩擦压降的影响。实验测试工况为：冷凝温度为40℃,质流密度为200～400 kg•m^-2•s^-1,热通量为4.21～8.42 kW•m^-2,测试段入口干度为0.3～0.9,油浓度为0～5%。实验结果表明,对于纯制冷剂R410A和R410A-油混合物,摩擦压降随着质流密度和干度的增大而增大;对于R410A-油混合物,油的存在对混合物的摩擦压降的影响与干度有很大关系,中低干度时会减小压降,而高干度时会增加压降。在中低干度时,R410A-油混合物的摩擦压降当平均油浓度从0增长到5%时,最大可减小29%;在高干度时,当平均油浓度从0增长到5%时,最大可增加8%。