小曲率矩形截面蛇形微通道气液两相流的实验研究

以空气、水为气液两相工质,采用90°Y型混合器,在矩形截面为800×100μm的蛇形微通道内利用高速摄像仪进行了可视化实验。通过改变气、液两相流量,在通道b、c段观测到一些不同于直微通道的特殊流型,对泡状流的气泡长度进行分析,提出新的预测关联式。针对戟形弹状流,分析了长宽比与毛细数之间的关系,并将气戟长度、液膜厚度的实验结果与已有文献关联式进行对比,发现Qian等、Quere等的预测相对较好。此外,由于蛇形管剪切作用及向心力的影响,在弯道Ⅱ处发现气戟的过渡有膨胀拉伸、剪切诱导、直接过渡3种方式。     

单通道加热对矩形双通道管间脉动的影响

矩形平行通道管间脉动问题是影响板状换热装置安全运行的重要因素之一.在热工试验装置上进行了矩形双通道管间脉动试验.试验结果表明:①两支管间流量将重新分配.热通道内质量流速逐渐减小,冷通道内质量流速逐渐增大,总的进口质量流速基本保持不变;②发生管间脉动时,2分管内的质量流速作反相脉动,脉动频率相同;③单通道加热时的界限热流密度,在低质量流速下比双通道加热时的高,在较高质量流速下比双通道加时的低,单通道加热时的界限含汽率远低于双通道加热时的界限含汽率,脉动振幅比双通道加热时的大,脉动周期比双通道加热时的周期长.     

分离式省煤器内水相变传热的数值研究

为研究分离式省煤器内循环工质的相变过程,使用Ansys Fluent中的mixture(混合流)模型对汽液两相流进行数值模拟。通过Lee's蒸发冷凝模型对分离式省煤器的传热传质过程进行了迭代计算,获得了瞬态的气相图和温度场。在相变系统的加热过程中,可观察到蒸发段的液池内气泡的形成、合并、生长和上浮的全过程和在冷凝段壁面上凝结成液膜,并汇集返回蒸发段的全过程,计算得到的壁面温度与工程现场测量值相吻合,验证了模型的正确性。研究了热流密度、相变段内径、相变段长度比、充液量和冷凝段参数对相变系统总传热系数的定性关系,研究表明:在蒸发段管径30 mm、冷凝段温度320 K、热冷段长度比为1、热流密度800 W/m~2情况下,充液率在0.2~0.8时分离式省煤器内循环系统可以稳定运行,充液率为0.4时,传热系数达到最大。研究结果为分离式相变换热系统的研究设计提供了参考。     

矩形冷却通道内超临界RP-3航空煤油对流传热数值研究

对超临界压力下RP-3航空煤油在内截面宽为4mm、高为4mm、固体壁面厚为1mm、加热段长度为500mm的水平矩形冷却通道内的对流传热特性进行了数值模拟研究。分析了通道内速度场的分布规律,讨论了热流密度、压力、进口温度对传热的影响。计算结果表明:当主流温度处于拟临界温度附近时,流体物性参数变化剧烈,导致传热系数降低,传热出现恶化。在超临界压力下,较低的热流密度、增大压力、降低进口流体温度或提高质量流速均有利于改善冷却通道内的传热性能。     

竖直矩形窄通道内饱和沸腾起始点的研究

以去离子水为工质,对尺寸为720 mm×250 mm×3.5 mm的单面电加热竖直矩形窄通道内饱和沸腾起始点进行实验研究。分析了加热热流密度、工质进口温度和质量流量对饱和沸腾起始点位置及饱和沸腾起始点处壁面过热度的影响。在已有饱和沸腾起始点预测关联式的基础上,对实验数据进行非线性回归分析,得到适用于单面加热矩形窄通道饱和沸腾起始点的新关联式。结果表明：新拟合的关联式预测值与实验值的平均相对误差为17.63%,能很好的预测常压、低加热热流密度与低流速条件下的饱和沸腾起始点处壁面过热度与热流密度的关系。     

脉动热管运行可视化及传热与流动特性的实验研究

对脉动热管的运行进行了可视化实验 ,在不同的充灌率、倾角、截面形状、加热量条件下对脉动热管的运行进行了测试 ,实验结果表明 :脉动热管是一种十分有效的散热技术 ;脉动热管存在传热极限 ;在最佳充灌率 (5 0 % )和最佳倾角 (5 0°)下运行的脉动热管传热极限最高 ,高热流密度下的传热热阻最低 ;当热流密度较小时 ,三角形通道的脉动热管要优于正方形通道的脉动热管 ,但当热流密度较大时 ,通道形状对热阻和单位截面传热极限影响不大 ;通道大小对热管的热性能影响很小     

波动加热下微通道流动沸腾的格子Boltzmann模拟

为研究通道内的流型演变,采用单组分多相格子玻尔兹曼模型模拟波动加热下二维微通道内的流动沸腾。通过速度分析解与半经验公式分别验证模型流场和温度场的准确性。探究雷诺数(4.5≤Re≤9.0)和温度分布(0.01≤A≤0.03)对传热和流型的影响,分析薄液膜和温度梯度的作用机制,揭示微通道流动沸腾的传热机理。模拟结果表明通道内流型将从泡状流、塞状流,变成拉长气泡流、环状流。雷诺数减小时,气液相变速率加快、薄液膜厚度减小,进而增强换热。随着雷诺数减小,加热壁面上热流密度的峰值点向上游转移。马兰戈尼对流(Marangoni convection)的出现导致薄液膜厚度增加,从而换热效果随着温度分布波动性的增大而受到削弱。     

T型微通道液滴/气泡生成时间和大小的研究现状

利用微流体机械可以生成更均匀、大小可调的微液滴/气泡。文中分析了T型微通道生成微液滴/气泡的典型流型以及过程中的主要受力、微液滴形成/破碎过程的典型阶段以及相关的影响因素,总结了现有的利用力平衡方法预测微液滴/气泡大小的关系式,为有效控制T型微通道内微液滴/气泡的生成时间以及最终的体积,形成一种稳定的多相流流动提供了参考。     

垂直矩形窄缝内的过冷流动沸腾换热性能

用高速摄像等方法研究了有压模化介质在单一垂直矩形窄缝流道内的气泡形态和传热情况 ,发现窄缝流动沸腾换热强化的原因在于流道尺寸较小 ,气泡的形状发生变化 ,增加了界面体积浓度 ,并强化了对加热面附近的扰动 ,使换热有所强化。通过与实际测量的壁温数据进行比较 ,发现用于计算大流道和池过冷沸腾换热的 Rohsenow关系式预测窄流道内高热流密度下的过冷流动沸腾换热的误差不大 ,但对于较低热流密度下的过冷流动沸腾时误差较大 ;通过最小二乘法对 Rohsenow关系式进行修正后 ,误差低于± 2 5 %。     

微细通道CO_2流动沸腾换热临界热流密度研究

CO2在微细通道内流动沸腾换热过程所具有的临界热流密度(CHF)对于其换热系数有着重要影响。根据国内外现有发表的公开文献的实验数据分析了质量流量、饱和温度、管径等对临界热流密度的影响,并对理论模型与试验数据进行误差分析。发现Bowring预测关联式对小于3 mm管径内临界热流密度预测精度较高,在30%误差范围内可以达到70%预测精度,Wojtan预测关联式具有较小的平均绝对误差。提出了今后CO2在微细通道内沸腾换热CHF的研究方向。