大长径比热虹吸管微倾角下传热特性的实验研究

文章针对不同充液量且长径比均为191的铜-水热虹吸管进行了实验研究,并对比分析了其在水平及微倾角状态下的传热特性。在冷却水流量恒定状态下,测量不同加热功率的热虹吸管轴向各测点温度及冷却水进出口水温,考察热虹吸管的轴向温度分布特点及变功率时各测点温度响应情况,计算对比分析热虹吸管的等效对流换热系数。实验结果表明,水平状态下,充液率为20%,30%和45%的热虹吸管,即使在低加热功率下也无法良好传热;充液率为14%的热虹吸管,在加热功率低于10 W时,传热性能良好。微倾角状态下,充液率为14%的热虹吸管传热性能大为改善,其蒸发段、冷凝段及等效对流换热系数均随着加热功率的增大而增大,但在加热功率达到40 W时会出现温度振荡现象。     

膜加湿器热质交换过程的理论分析

膜加湿器是保证质子交换膜燃料电池(PEMFC)正常高效运行的重要组成部分.以燃料电池的板式膜加湿器为研究对象,根据热质交换原理对膜加湿器的传热传质过程进行了理论计算,分析了空气质量流量、膜内加湿侧进口温度和膜内加湿侧进口湿度对传热传质过程的影响.在传热方面:当空气质量流量不同时,随着膜内加湿侧进口温度的变化,膜内的热流量变化趋势不一致;当膜内加湿侧进口相对湿度为95%时,随着空气质量流量的变化,膜内热流量变化不大.在传质方面:当加湿侧进口相对湿度不变时,膜中水传输速率随着空气质量流量的增大而减小;当空气质量流量不变时,膜中水传输速率随着加湿侧进口相对湿度的增大而增大.     

波纹管降膜蒸发器传热性能数值模拟

为了理解波纹管降膜蒸发过程中涉及的液膜传热过程,本文采用VOF法建立了二维气-液两相分层流动CFD模型,考虑了液相流量,传热温差,蒸发温度,液相粘度等参数对传热效果的影响,根据模拟结果给出了波纹管降膜蒸发器的流量可操作范围。模拟结果和实验数据比较吻合。     

降膜喷淋烟气余热回收实验研究

本文对基于竖板降膜喷淋的烟气余热技术的性能进行了实验研究,重点研究了水气比、空气进口温度以及降膜板数量对光滑平板降膜和折流板降膜的换热效率与喷淋水温升的影响。结果表明,折流板降膜的换热性能优于光滑平板降膜,水气比的增大可提高两种降膜板的换热效率;喷淋水温升随着水气比增加或空气进口温度降低而降低;不同结构降膜装置均存在最佳降膜板数量,使换热效率最高。本文给出了水气比、空气进口温度以及降膜板结构等关键因素对烟气余热回收效果的影响规律,可为降膜喷淋烟气余热回收技术的应用与优化提供实验依据。     

低温地热双循环式发电系统横管喷淋降膜蒸发器传热性能实验研究

以R245fa为工质,搭建有机朗肯循环（ORC）发电系统横管喷淋降膜蒸发器传热测试平台,研究有机工质喷淋密度,地热水初温及流率等因素对管外换热系数的影响。实验结果表明：随着有机工质喷淋密度、地热水初温、地热水流率的增大,传热系数均先增大后减小。最后,根据实验结果,对现有横管喷淋降膜蒸发器的管外传热系数经验公式的参数进行修正。     

太阳能平板降膜型再生器的模拟和实验研究

在对液体再生机理研究的基础上,针对对流和辐射传热边界条件,建立了太阳能平板集热型再生器中逆流降膜再生过程的数学模型,并通过实验方法对该模型进行验证,实验采用CaCl2水溶液作为除湿剂,分析了各种进口参数对再生效果的影响.结果表明:模拟结果与实验数据能够较好地吻合;太阳辐射强度、空气温度、空气含湿量和溶液浓度等均对再生过程有不同程度的影响.     

液体除湿空调系统中除湿过程的模拟和实验研究

在对液体除湿机理研究的基础上,针对对流传热边界条件,建立了内冷型竖直板逆流降膜除湿过程的数学模型,并通过实验方法对该模型进行验证,实验采用CaCl2水溶液作为除湿剂,分析了各种进口参数对除湿效果的影响。结果表明:该数学模型能够较好地解释竖直板降膜除湿过程;空气和溶液的流量、温度,空气的含湿量,溶液的浓度等均对除湿过程有不同程度的影响。     

开式吸收式热泵降膜吸收器热质传输研究

针对开式循环吸收式热泵系统中的吸收器,建立了竖直管降膜式吸收器模型,分析了吸收器内部的热质传输规律,并将拟合的传质系数与实验结果进行了比较.计算结果表明,溶液浓度升高最利于水蒸汽吸收,溶液温度升高有利于热的回收利用,增大降膜管径及增加降膜管长度均利于吸收过程的进行.计算结果可为此类吸收器的设计提供参考.     

水平管外降膜蒸发微观传热特性

为了深入探究水平管降膜蒸发的微观传热特性,采用基于VOF法的计算流体模型对水平管外降膜蒸发进行数值模拟,通过求解控制方程得到液膜内的温度场和速度场。分析了不同入口边界温度和Re数下管外薄液膜内热边界层、无量纲温度和局部传热系数的微观传热特性变化规律,定量给出了热发展区与充分热发展区的边界位置。模拟结果表明:液膜入口温度越高,液膜热发展区覆盖的圆周角度越小;液膜内的热发展区覆盖的角度随Re数的增大而增加是平均传热系数随Re数增大的原因;管外圆周方向无量纲温度分布证明了液膜中的传热包含导热和对流传热;管外液膜内纯导热系数与局部传热系数的差值随倾斜角的增加而减少是由于对流效应沿管圆周方向减弱引起的。     

Swiss-Roll燃烧器传热特性的试验研究

Swiss-roll燃烧器能大大拓展燃烧极限,燃烧各种低热值气体燃料.对Swiss-roll燃烧器的传热特性进行了试验研究,并建立了热平衡模型,进行数值求解.结果表明,Swiss-roll燃烧器的逆流换热结构能有效提升反应区温度;热平衡模型能较好地预测反应区温度,计算值与实验数据之间的相对误差小于5%;随着进口流速的增大,反应区温度降低,逆流通道的传热系数增加,热再循环系数减小,在高流速时进口流速对温度的影响程度降低;随着燃烧器功率增加,反应区温度升高,燃烧器热再循环系数略有提高,在小功率时功率对反应温度的影响更加显著.     

水平外波纹管降膜管间流型转变

相比于光管,外波纹管的壁面凹凸结构可增加换热面积,从而提高水平管降膜蒸发器的传热特性。准确预测溶液管间流型是提高传热传质性能的关键步骤。建立了水平管降膜实验装置,研究管间距、溶液浓度、管型对降膜流动过程管间流型转变的影响。结果表明:随着雷诺数(Re)的增加,管间流动形态依次出现滴状流、滴柱状流、柱状流和柱片状流和片状流;对于每一种流型转变所对应的Re,外波纹管明显低于光管,并随管间距的增大而增大,随NaCl溶液质量分数的增大而减小;相较于光管,两种外波纹管更易在较低Re下获得各稳定流型。流型转变边界可以通过流体Re与伽利略数(Ga)之间的函数关系式描述。通过拟合实验数据,得到了3种管的流型转变关系式。     

竖管内溴化锂溶液降膜蒸发数值研究

研究以太阳集热板制取的高温空气为热源,直接驱动竖管内溴化锂溶液降膜蒸发的传热性能。提出适用于竖管内溴化锂溶液降膜蒸发传热传质耦合的数学模型,根据合理的数值解法,运用MATLAB软件编程,计算出降膜区域内温度场和浓度场,入口Re数越大,换热效果相对降低,而传质效果增强,并得到量纲为1的降膜换热准则式。通过与经验公式对比发现,溴化锂溶液中传质对传热有抑制作用,且其影响不可忽略。     

超临界CO2在水平螺旋槽管内冷却换热的数值研究

建立了螺旋槽管的三维实体模型,使用ANSYS Fluent软件模拟了在不同的冷却压力、质量流量以及进口温度下超临界CO2在水平螺旋槽管内的流动与传热特性.结果 表明:流体的整体换热系数随冷却压力的增大而降低,随进口温度变化不显著;随着质量流量的增加,浮力效应所产生的影响降低,局部换热系数的峰值增大.在考虑了流体性质的基...     

烟气冷凝器换热特性实验研究

天然气燃烧产生的烟气中含有大量的水蒸气,回收烟气中的余热可以提高天然气的热利用率。为了研究烟气冷凝器在变工况下的对流冷凝换热特性,采用湿空气模拟天然气燃烧产生的烟气,实验研究了不同水蒸气含量、冷却水进口温度和流量、湿空气进口温度和流量对冷凝器凝结水率、平均对流换热系数以及沿程温度的影响,并根据实验数据拟合了对流冷凝传热的准则关联式。结果表明：烟气进口的相对湿度和冷却水的进口温度对烟气冷凝器对流冷凝换热特性的影响最大;拟合的传热关联式与实验的误差在20%以内,为天然气烟气冷凝器的设计提供了依据。     

降膜直接接触余热回收性能研究

提出一种降膜直接接触式烟气余热回收方案。在喷淋区布置多块竖直降膜板,低温喷淋水在上方喷下来,在降膜板上形成液膜,在重力的作用下向下流动。饱和湿空气向上流动,与液膜直接接触,实现热质交换。采用数值模拟的方法研究喷淋水的流量、湿空气的流速、湿空气的温度和降膜板的高度等对余热回收效果的影响。结果表明:增加喷淋水流量和降膜板高度或降低湿空气流速和进口温度有利于提高换热效率和冷凝率。搭建了降膜直接接触余热回收实验台,并与空喷淋塔进行了比较。在实验范围内,与空喷淋塔相比,降膜直接接触余热回收使换热效率提高20. 0%～23. 2%,模拟与实验数据的最大误差为3. 1%,证明模拟结果可靠。     

水平多管式换热器内部相变石蜡储热特性实验研究

设计并搭建了水平多管式相变储热系统,以水为传热流体(HTF)、石蜡为相变材料(PCM),通过实验对储热系统的具体蓄热特性和不同操作条件下HTF与PCM之间的传热特性进行定量分析,评估了HTF体积流量和进口温度对紧凑型低温相变储热系统功率输入、吸热完成时间以及储存能量的影响。该系统主要由一个聚碳酸酯壳和水平定向的多管换热器以及石蜡组成,其中石蜡相变温度约为41℃。结果表明：随着HTF进口温度或体积流量的增加,吸热完成时间减少,平均吸热功率增大,且增加速率都随着进口温度的增大而变小;HTF体积流量分别为4.5,6.0和7.5 L/min时,吸热过程耗时300.7,252.9和226.7 min;在58,64和70℃的进口温度下,吸热完成时间分别为270.1,226.7和204.9 min;提高HTF进口温度,会导致换热结束时石蜡温度与HTF出口温度出现越来越靠近的趋势,而在提高HTF体积流量时,却呈现相反的趋势。     

基于有限元方法的溴化锂降膜吸收传热传质的数值研究

吸收器是吸收式制冷系统的重要部件.溴化锂溶液的降膜吸收是吸收器中最常见的传质传热形式之一.通过对溴化锂溶液在降膜吸收过程中传质和传热特性的分析,使用基于有限元法的COMSOL Multiphysics软件,建立了溴化锂溶液和水蒸汽降膜吸收的物理数学模型,计算了液膜内部温度和质量分数的分布、界面处传质通量、界面处传热通量...     

降膜蒸发低温多效太阳能海水淡化系统实验研究

基于横管与竖管降膜蒸发与降膜凝结的强化传热传质机理,设计建造了一台具有四效回热性能的小型低温多效式太阳能海水淡化系统,用电加热水箱模拟太阳集热系统,对该系统进行了模拟实验。实验中,对系统的瞬态和稳态性能进行了测试,给出了系统在不同运行温度、压力下的产水速率和性能系数。实验结果表明,由于在本系统中采用了横管、竖管降膜蒸发及降膜凝结技术,使其中大部分的蒸汽潜热及部分盐水的显热得到了多次重复利用,提高了系统的性能系数。在供热水温度为75℃、系统内部压力为10kPa左右时,装置的性能系数可达到3.0左右。对影响产水率的其他因素也作了探索与分析,给出了合理的取值范围。     

氨水竖管降膜蒸发实验和理论研究

为了增强氨水竖管降膜蒸发过程中的热质传递效果,建立了降膜蒸发过程的数学模型,基于有限容积法对模型进行了求解,并通过实验验证了模型的准确性,用数学模型计算了溶液的速度场、浓度场、膜厚和换热量,得出结论:降膜蒸发过程的入口段小于100 mm,在入口段,溶液的流速和膜厚都发生剧烈的变化;最佳的布膜厚度是由溶液进口流量决定的;单位管长氨气的蒸发量随管长由上而下逐渐减小,前3 m管长的蒸发量占整个蒸发量的80.64%。基于建立的数学模型,可以确定不同流量下的布膜器最佳布膜厚度和管道最佳长度,为降膜换热器的优化设计提供参考。     

R245fa有机工质在Turbo-EHP管外流动沸腾换热实验研究

结合沸腾传热问题,通过凝练并设计实验系统,研究有机工质R245fa在高效蒸发换热管Turbo-EHP管外流动沸腾传热的性能,分析有"孔穴"结构的表面强化管的强化机理。实验中通过改变热源流量、温度以及工质流量等参数,研究其与局部以及平均沸腾换热系数之间的关系。实验结果表明,Turbo-EHP型管前、中、末3段的强化效果不同,在前段气泡热阻对换热性能有一定的影响,中段换热效果达到最优,末段由核态沸腾转为气与壁面的对流换热,换热效果减弱;且随着工质流量的增大,沸腾性能显著增强。