气体阵列微喷射换热特性实验研究

针对近年来电子元件发热量和热流密度不断增大,导致其工作性能受到严重影响的问题,课题组用气体阵列喷射冷却的方法来加强电子设备换热效果。为研究气体换热特性,实验采用0.5 mm及0.7 mm孔径线性排布的阵列孔板,通过改变喷射间距和喷射孔径,以氩气和空气为工质研究了不同条件下气体射流冲击的换热特性。并将氩气的换热效果与空气进行比较。实验发现:气体射流冲击换热条件下的换热系数可达到150 W·m~(-2)·K~(-1),明显高于传统电子设备散热方式;在2 mm喷射间距下气体的射流冲击换热效果好于4 mm及6 mm;在3种喷射间距下,增大喷射孔径均能有效提高换热效果;在喷射孔径小,间距小时,空气的换热效果好于氩气,当增大孔径和间距时,两者的换热效果变得十分接近。实验结果对工业应用有一定参考价值。     

双层毛细芯对环路热管传热性能的实验分析

环路热管作为一种高效的相变传热装置,其性能与位于蒸发器和储液槽之间的毛细芯结构密切相关。为了更深入研究双层毛细芯对环路热管传热性能的影响,利用不同颗粒直径铜粉制备双层毛细芯,在毛细芯总厚度为5 mm的条件下,通过调整大粒径和小粒径层的相对厚度来改变毛细芯厚度比,对平板型蒸发器环路热管启动和变工况运行进行实验测试。实验结果表明:在同一工况下,不同厚度比的双层毛细芯启动特性存在显著差异,启动过程中出现小粒径层蒸发效率低引起的温度过冲和环路热管中气液两相流变化导致的温度振荡;同时存在一个较优的双铜层毛细芯厚度比,大粒径(180～280μm)铜层厚度为3 mm可提高蒸发效率,小粒径(56～71μm)铜层厚度为2 mm可提供足够毛细抽吸力保证环路热管稳定运行。搭载该厚度毛细芯的环路热管不仅启动速度快(125 s),而且总热阻和蒸发器壁面温度均最低,最大加热功率达到120 W(21.10 W/cm~2),对应热阻为0.17 K/W。     

基于模糊评价理论对层燃工业锅炉综合性能的研究与分析

为有效地平衡锅炉效率与排放之间的关系,通过分析锅炉的能效指标,建立了结合效率因素、燃料管理因素和环境因素等的能效评价指标体系。采用组合赋权法确定权重,建立了锅炉系统模糊综合评价模型,并利用该模型对山西大同某层燃蒸汽锅炉进行了综合能效评价与分析。结果表明:锅炉的综合评级得分为0.59,燃料设备因素指标得分仅为0.19。该锅炉热效率虽然达到了设计要求,但锅炉飞灰含碳量偏大,同时过量空气系数为2.34,远大于设计标准1.65。综合分析其原因是漏风过大,该分析结果与现场热力测试实验数据相符合。     

垂直矩形窄通道启动过程壁温变化特性研究

以去离子水为介质,对竖直矩形窄通道在启动过程中壁面温度的变化规律进行了研究。将一次启动与二次启动时壁面温度的变化特性进行了对比,并改变入口温度,研究了入口温度对启动壁面温度的影响。结果表明：一次启动时壁面温度经过三个阶段,即急剧上升阶段、缓慢升高阶段、缓慢上升至最高壁面温度后又缓慢降至稳态饱和沸腾阶段;二次启动时产生的沸腾滞后现象较一次启动时明显;提高入口温度可增加饱和沸腾段,减少壁面温度的波动,在一定程度上可避免壁面温度过冲对换热器的损坏。     

竖直提升管内气泡运动状态数值模拟研究

在Einstein制冷循环系统中,气泡泵竖直提升管内为弹状流时效率较高。选取VOF（流体体积函数）模型对其管内气泡的运动状态进行计算流体力学数值模拟。结果表明：当过热度恒定时,随着压力增加,单个气泡的生成时间延长且体积变小,但气泡均匀性提高;当压力恒定时,随着过热度增大,气泡生成速率加快,融合体积增大,易于形成系统所需的弹状流。因此,在Einstein制冷循环系统中,在压力为0.4 MPa的工况下,需采取较高的过热度才能保证气泡泵的正常运转;与水相比,氨水溶液更适合作为气泡泵工质。     

泰勒涡流流动及强化传热数值研究

泰勒涡流为叠加于剪切流之上的二次流,其具有强化传热作用,在航空、水处理、制药工程和化工等领域都具有很大的应用价值。运用Fluent软件,建立长径比Γ = 30的模型并对同轴套管间的流态演变和传热特性进行了数值模拟。模拟结果显示了环隙内流体流态随着内筒转速增加的演变过程,表明在存在径向温差的情况下,涡流的存在强化了传热效率。对不同转速下的强化传热效果进行了对比分析,并确定了最佳状态点。     

三套管式相变蓄热器分形肋片设计及(火积)耗散分析

通过数值模拟的方法,根据分形原理设计了三套管式相变蓄热器的肋片并分析其蓄、放热特性,运用(火积)耗散原理对其蓄、放热过程进行分析。结果表明:相比其他结构的相变蓄热器,安装分形肋片的相变蓄热器可使蓄、放热时间缩短,效率提高;模型2(T形分形模型)和模型3(Y形分形模型)比模型1(直肋模型)的蓄热时间分别缩短了35.64%和33%,放热时间分别缩短了47.65%和43.4%;模型2和模型3相比模型5(2倍填充直肋模型)所需蓄、放热时间基本接近,说明分形设计只需较低的金属填充量便可达到很好的蓄、放热效果;安装分形肋片的相变蓄热器在蓄、放热过程中(火积)耗散率(或其绝对值)下降更快,可逆性更好,换热效率更高。     

热泵低温蒸发系统用于工业废水浓缩性能研究

为降低工业废水处理量,采用低温蒸发技术,设计一套以金属丝网波纹规整填料为蒸发器芯体、以空气为萃取剂的热泵低温蒸发系统,对其进行工业废水蒸发浓缩性能实验,分析空气质量流量、废水质量流量及废水入口温度3个可控参数对该系统浓缩性能的影响。结果表明:在实验条件下,浓缩率、浓缩效率、传质系数及传热系数最大值分别为9.23 g/kg、94.25%、9.56 g/(m~2·s)和1.62 W/(m~2·℃)。对实验数据进行回归分析,得到填料蒸发器内废水浓缩效率实验关联式,关联式计算值与实验值的最大偏差在±20%以内,平均偏差为2.04%。     

轴流压气机叶型的类/形函数表示方法及气动优化

利用分析函数表示叶型中弧线与厚度分布,结合准三维流动求解器以及序列二次规划算法对高负荷级的动叶和静叶进行了以减小落后角和气动损失为目标的气动优化。初始叶型为NACA 65叶型,中弧线采用广义抛物线表示,只用最大拱度和最大拱度位置控制;厚度分布采用一阶类/形函数表示,只用一个比例因子KR控制。叶型几何只用3个参数变量,实现对初始叶型的表达。优化后动叶和静叶设计点损失分别下降19%和7.4%,工作范围均有增加,静压比提高,优化叶型的气动分布符合可控扩散叶型的设计思想。     

改进变分模态分解与去干扰包络因子的轴承故障分析

滚动轴承早期故障特征微弱且提取困难,考虑转频对故障包络信号的影响,提出改进包络谱特征因子(EDF),基于EDF提出优化变分模态分解方法(OVMD)。对滚动轴承正常、内圈及外圈状态进行OVMD分解,以EDF最大值作为筛选标准提取有效故障分量进行包络分析。结果表明:OVMD分解带有冲击分量信号,具有较高准确性,分解分量与原分量具有95%以上相似度;通过EDF最大值对分解分量进行提取,所获分量具有明显故障特征,并可排除转频对故障特征频的干扰;采用OVMD-EDF故障提取方法,并进行包络分析,可对不同故障程度的内圈、外圈故障进行精准故障诊断。