微、纳米TiO2两相流体湍流换热效果的研究

研究了湍流条件下固-液两相流体对流换热系数的增加值。实验比较了纳米级和微米级颗粒对基液对流换热系数变化的影响,加入固体颗粒可以有效地改善流体的换热能力。实验结果发现纳米级颗粒悬浮液的对流换热系数提高较微米级颗粒悬浮液更为明显,对流换热系数随着管式加热炉温度的升高略有增大,同时探讨了纳米流体换热效果较好的原因。     

二氧化硅纳米流体强化对流换热研究进展

随着半导体技术和电子技术的快速发展,高集成化和高性能化的微电子器件在航空航天、能源、医疗和汽车工业等领域发挥着越来越重要的作用。为了避免出现高热流密度引起的器件高温失效问题,对微电子器件进行有效热管理是非常关键的。传统的风冷和液冷技术不仅功耗高而且散热效率低,严重影响了器件的稳定性和可靠性。近年来,国内外研究者提出了多种新型被动式和主动式强化换热技术。其中,纳米流体强化换热技术由于成本低、操控灵活和形式多样性的特点,受到了广泛的关注。特别是对于二氧化硅纳米颗粒,良好的机械和化学稳定性、丰富的结构形式和多样化的合成方法等优势引起了研究者极大的兴趣。目前,二氧化硅纳米流体在导热、对流和辐射传热方面都有显著的强化性能。以电子器件液冷技术为背景对二氧化硅纳米流体在强化对流换热的研究进展进行了系统综述,首先介绍了二氧化硅纳米流体的性质和制备方法,然后讨论并总结了二氧化硅纳米流体在单相对流（自然对流和强制对流）和相变对流（池沸腾和流动沸腾）领域的研究现状,最后强调二氧化硅纳米流体对流换热技术存在的问题以及未来发展的方向,为建立高性能纳米流体液冷换热技术体系提供相应的思路和参考。      

纳米流体在高炉冷却壁内的应用研究

设计并安装了一套包括冷却壁在内的冷却系统,用于模拟高炉冷却系统换热情况.在给定外界温度的情况下,对流换热系数随着颗粒浓度的增加而增加,同时流体的流速对纳米流体的换热影响也呈现了相类似的趋势,然而液体温度的升高却对其换热能力的提高起到了负面的影响.     

复合纳米流体强化换热研究进展

随着科学技术的进步,电子器件、太阳能和机械加工等系统均趋向于高功率和微型化发展.然而,这些系统内部产生的热量也随之增加,导致系统过热甚至烧毁,因此,亟需发展高效热管理系统,以及时带走系统热量.近年来,多种新型热管理技术被广泛研究和应用,其中,复合纳米流体强化换热技术因具有效果显著、成本低廉和无额外能耗等优势而备受关注,成为研究和应用的热点之一.本文对复合纳米流体强化换热技术的研究进展进行全面综述.首先总结了近年来复合纳米流体制备的研究现状,然后分析了复合纳米流体的一般性能、传热性能及相关影响因素,着重讨论了复合纳米流体强化换热机制.此外,还介绍了复合纳米流体在微电子、太阳能装置及散热器等领域的应用.最后,讨论了复合纳米流体强化换热技术目前面临的挑战,并提出了未来的发展方向.     

水幕冷却高温钢板对流换热系数的研究

在实验室条件下，研究了水幕冷却高温钢板的对流换热系数，得到了对流换热系数与钢板表面温度、水幕水量及冷却位置的关系。     

中厚板温度场对流换热系数的确定

本文系统介绍了南钢中厚板卷厂对于影响对流换热系数因素的研究,并在此基础上采用实验法测定了在层流冷却过程中三个不同阶段的对流换热系数,建立了层流冷却的数学模拟仿真模型,应用后取得到了良好效果。     

全氢罩式退火炉退火热过程的研究(Ⅱ)——对流换热系数和钢卷径向等效导热系数的分析

介绍影响全氢罩式退火炉内换热的两个重要参数——对流换热系数和钢卷径向等效导热系数,详尽分析了两个参数的影响因素,并对比了氮气和氢气气氛下两参数的不同,从而在机理上阐明了全氢罩式炉相对传统混氢罩式炉的优越性,为优化炉内换热提供了理论的依据.     

Al_2O_3-H_2O两相流流体强化换热性能研究

将固体颗粒加入到传统换热介质中形成固-液两相流流体,是一种新型的强化换热介质。设计小型卧式直管加热炉试验装置,用粒径分别为60 nm,150 nm,55μm及质量分数为1%的Al2O3-H2O两相流流体做换热试验,在流量为7 L/min、8 L/min、9 L/min和炉温为80℃、100℃、120℃、140℃情况下使用计算机对加热直管内、外壁温度和进、出口流体温度数据进行采集和分析。研究发现:固-液两相流流体强化对流传热的效果与颗粒的粒径、流体的流速和加热炉炉温有关。     

新型螺旋翅片管对流换热系数的研究

采用数值计算的方法，自行设计螺旋翅片管温度场计算软件，并利用其计算结果讨论了管内壁和外壁对流换热系数的变化规律，及管内外热阻的匹配问题。数值计算结果表明，管内换热系数随温度的升高而升高，管内空气和管外烟气的流速分别显著影响管内管外换热系数。翅片管的外形尺寸同样影响到螺旋翅片管的温度分布。     

纳米TiO2的表面处理

本文介绍了纳米TiO2表面处理的必要性和表面处理方法。     

炉缸冷却壁对流换热系数计算及烘炉传热特性

 炉缸冷却壁冷却性能主要体现在冷却水与水管间的对流传热。因为工程上常用计算对流换热系数的经验公式不能满足不同的水流状态从而导致炉缸热应力分析误差较大，所以以某高炉炉缸结构为例，首先利用传热学准数方程推导出冷却水处于不同流动状态时对应的综合对流换热系数表达式，同时探讨了对流换热系数经验公式的适用范围；然后通过迭代计算推导出了冷却水处于层流状态下考虑衰减热阻时的综合对流换热系数表达式；最后对烘炉状态下炉缸侧壁传热模型进行瞬态传热与冷却分析，得到了微水烘炉甚至闭水烘炉的热工依据，可为初步制定高炉烘炉制度进行评估和完善。     

缝隙冲击射流淬火对流换热的影响因素

采用有限元方法对非淹没缝隙射流冲击区单相对流换热进行数值模拟.结合辊式淬火冷却的特点,分析了缝隙射流冲击区对流换热的影响因素如射流速度、射流出口距冲击板的距离(高度)、喷嘴宽度、射流出口速度方向与冲击板之间的夹角、水温等.结果表明:在淬火100 mm厚钢板时,经济实用的工艺参数为射流速度40~45 m·s^-1,射流出口距冲击板的距离(高度)20 mm,喷嘴宽度2 mm,射流出口速度方向与冲击板之间夹角45°,水温10~35℃.     

考虑辐射影响的接触传热模型与分析

应用GW统计接触模型,建立了粗糙表面之间的接触导热模型.与实验数据的对比分析表明:该模型能够正确地反映接触导热现象.在此基础上,对接触表面进行了合理的简化,建立了接触界面间的辐射传热模型.数值计算表明:当接触表面的温度高于400K时,辐射的影响已不可忽略;载荷对接触导热热导的影响明显大于对辐射热导的影响,导热热导随载荷的增大迅速增大,而辐射热导以及等效辐射系数均随载荷的增大有所减小,这主要是由接触界面的空隙面积减少造成的;在接触面几何参数中,粗糙峰等效斜率对等效辐射系数起着主导作用,在相同的量纲1的载荷情况下,粗糙峰等效斜率越小,等效辐射系数越大;通过对本文提出的等效辐射系数的误差检验,结果表明其最大相对误差为10^-3数量级,说明等效辐射系数仅仅为接触界面黑度、几何特性和接触载荷的函数,而与接触界面温度水平和温差无关,同时也间接证明了本文提出的等效辐射系数可以较为合理地描述接触界面间的辐射换热强度.     

流体旋转流动强化对流传热场协同分析

为了弄清管内流体旋流强化传热的物理机制，建立了三维几何模型，数值计算采用标准k-ε两方程湍流模型，用SIMPLE算法求解速度和压力的耦合关系，流道的固体边界实施壁面函数法。模拟结果表明，旋转流动使流体产生较大的切向流速分量，加强了边界层流体和主流流体的扰动和掺混，提高了流场和温度场的协同性，因而旋流使传热过程得到强化。旋流器安置于管道近壁处更有益于减薄流体边界层，并提高流道内流体的对流换热强度。     

高炉炉缸凝铁层导热系数测定及传热模型修正

摘要：高炉炉缸内衬表面形成稳定的凝铁层将延长高炉寿命。采用自制的凝铁层模拟实验装置，在中温高压条件下利用锡与焦炭制备凝铁层模拟样品；通过三维数码显微镜观察统计不同凝铁层模拟样品对应的金属与焦炭的面积比，采用瞬态平面热源法测定导热系数，探究其对凝铁层导热系数的影响。结果表明，凝铁层模拟样品（凝锡层）的导热系数范围是23.58～40.39W/（m·K）；凝铁层样品的导热系数范围为28.05～48.19W/（m·K）；还原凝铁层真实导热系数后，可以确定高炉炉缸区域传热模型中的气隙厚度为0.5～1.0mm。     

三角形涡发生器对流换热特性的实验研究

采用热质比拟萘升华技术对三角形涡流发生器的对流换热特性进行了实验研究,得到了平均和局部对流换热系数。实验结果表明:(1)在矩形通道内安装三角形涡发生器有利于强化传热,强化幅度为10%~30%;(2)在实验雷诺数范围内,冲击角对三角形涡发生器对流换热特性有显著影响,并且存在一个最佳迎流冲击角60;°(3)几何尺寸是重要影响因素,随高度的增加,对应的Nu数也随之提高。     

缝隙冲击射流换热数值模拟

采用标准k-ε模型对非淹没缝隙射流冲击区单相对流换热进行数值模拟.考虑冲击区对流换热的因素有射流的速度、射流出口距冲击板的距离(高度)、喷嘴的宽度、射流出口速度方向与冲击板之间的夹角、冲击板的温度及水温等.研究结果表明:射流速度对冲击区的换热影响最显著,其次是水温及喷嘴的宽度,而射流出口速度方向与冲击板的夹角只影响局部换热系数的分布.     

孔密度和孔隙率对泡沫铜换热性能的影响

采用超声波辅助电沉积工艺制备了9种不同孔结构的泡沫铜,研究了水工质、层流-紊流转捩状态下(0.4~1.3 m/s)泡沫铜的孔密度和孔隙率对换热性能的影响。结果表明:相同孔隙率,孔密度从10 ppi增大到45 ppi时,泡沫铜的黏性系数K1和惯性系数K2分别降低约80%和50%,努赛尔数Nu提高了约1.0倍;相同孔密度,孔隙率从96%降低到90%时,泡沫铜的K1和K2分别降低约30%和20%,Nu提高了约0.5倍;10 ppi孔密度、96%孔隙率的泡沫铜具有最优的综合性能。     

高炉炉缸冷却壁对流换热边界的等效置换与导热模型化简

根据固体导热理论讨论大平板和平面轴对称圆筒中对流边界的等效置换问题.利用有限元计算了高炉炉缸冷却壁中水管表面的对流换热边界向内部边界等效置换,给出了算法和计算实例.对流换热边界置换后可使冷却壁一炉墙结构的平面导热问题化为一维问题.