防腐镀(涂)层管束表面对流凝结换热特性

为了考察低温烟气余热回收过程中防腐镀(涂)层管束表面的耐蚀性能和维持珠状凝结的能力,分别对紫铜管和Ni-P镀层、Ni-P-Cu镀层和聚四氟乙烯(PTFE)涂层管表面的腐蚀过程和含湿气体(水蒸气和空气混合,水蒸气质量分数为6%~16%)横掠这4种单排水平管束的对流凝结换热过程进行了实验研究及分析.结果表明:Ni-P镀层和Ni-P-Cu镀层管表面耐蚀性能明显优于紫铜管,PTFE涂层管表面具有最佳的耐蚀性能;Ni-P镀层、Ni-P-Cu镀层和PTFE涂层管束凝结换热系数比铜管管束分别提高5%~35%,14%~61%和10%~48%,具有明显促进珠状凝结的能力,Ni-P-Cu镀层管束具有最佳的凝结换热效果.在低温烟气余热回收的实际应用中,当烟气的腐蚀性较大时,优先选择PTFE涂层换热管束;当烟气的腐蚀性较小时,则首选换热效果最好的Ni-P-Cu镀层换热管束.对实验数据进行多元线性回归分析,得到了含湿气体横掠这4种单排水平管束的对流凝结复合换热实验关联式,关联式预测值与实验值的相对误差在±15%以内,因而关联式具有较高的准确性.     

三维扩展表面管加多孔导液带的凝结换热

本文对三维扩展表面管轴向槽的形状和深度对换热的影响,三维扩展表面管加多孔导液带组合的凝结换热进行了实验研究。结果表明轴向槽的形状和深度的影响均为10％左右。组合方法是强化水平低肋管凝结换热的有效方法,对乙醇,可提高凝结换热系数达152％,对于水蒸汽达185％。     

存在温度梯度的竖直壁面Marangoni 凝结换热特性研究

对水-酒精混合蒸气在表面存在温度梯度的竖直壁面上的Marangoni凝结换热特性进行了实验研究,并观测了混合蒸气的凝结形态.实验结果表明:凝结表面不同位置的换热系数不同,温度梯度大的位置凝结换热系数较大;当酒精蒸气的质量分数wv=0.5%,1%时,凝结换热系数随过冷度单调减小;当wv≥2%时,凝结换热系数与过冷度的关系为含有最大值的非线性特性关系;在相同条件下,wv=1%时的凝结换热系数最高,wv=0.5%时的次之,wv≥2%以后,凝结换热系数随酒精含量的升高而减小.与仅由浓度梯度引起的Marangoni凝结相比,本实验中由浓度梯度和温度梯度共同驱动的凝结换热更强.初步的理论分析也表明,凝结表面上的浓度梯度和温度梯度共同作用使水-酒精凝结液表面的表面张力梯度增大,Marangoni对流加强,凝结换热进一步强化.     

高通量换热器研制及在大型石化装置中的节能应用

开发了烧结型表面多孔高通量换热管及其换热器.以乙醇为介质评价了表面多孔换热管的沸腾传热性能.研究表明,表面多孔换热管强化传热效果显著,在酒精中的传热效果是光管的8.7～12.1倍.以1.8 g/L CaSO4盐溶液为介质经240 h阻垢性能试验,结果表明表面多孔换热管具有良好的抗垢性能,在溶盐中多孔管沸腾传热系数始终大于光管的沸腾传热系数.工业化应用考核表明,采用该烧结型表面多孔换热管设计制造的高通量换热器,不仅可以大幅度提高相关流程装置的产能,而且可以明显降低能耗.     

波槽管管外PTFE涂层滴状冷凝换热实验研究

波槽管是近期开发的一种强化管．为获得更好的传热效果，在波槽管管外敷设了聚四氟乙烯（PTFE）涂层，以得到滴状冷凝来改善管外换热状况．介绍了普通光管、波槽管、25μm涂层圆管、25μm和8μm涂层波槽管的凝结换热实验结果，并对其进行了分析．涂层圆管和涂层波槽管表面均得到了持续、良好的滴状冷凝，8μm涂层波槽管在略高于大气压的蒸汽环境中获得了最大的传热系数．     

多孔表面槽道对沸腾传热影响的实验研究

报道了开槽密度和深度对R11工质在烧结多孔表面池沸腾换热影响的实验研究,观察发现,多孔表面开槽,蒸汽从槽道逸出,液体从多孔区吸入到受热面,沸腾换热增强,沸腾可分为液体灌注,槽道起泡和底部蒸干3个区,对特定的多孔层,合理开槽可获得较好的换热效果。     

紫铜表面多孔管的研制

为了充分利用工业热能,降低能量和金属资源的损耗,研究传热设备中换热元件强化传热的手段显得十分必要。加工多孔表面是一种强化传热的方法,由于表面汽化核心数的增加,大大提高了表面的沸腾给热系数;同时,多孔表面有利于涂敷四氟乙烯等,促使滴状冷凝的形成,强化冷凝传热。目前国内外加工多孔表面的方法主要有:机械加工法、高速烧结法、电镀法、火焰喷涂法等,这些方法各有特点,但工艺都比较复杂,有的只限于管子外表面的加工,而在性能上有的存在多孔质层与基体粘结不牢的问题。 电化学加工法(***M)是根据金属的电化学腐蚀原理对表面进行电解…     

强化表面管束池沸腾传热的实验研究

对三种强化表面管束池沸腾换热特性进行了实验研究，并与光滑表面管束进行了比较。结果表明：各强化表面管束池沸腾相对于光滑表面管束的强化传热效果，＃２多孔表面管束（凹穴密度较大）最好，＃ｌ多孔表面管束次之，Ｔ型肋表面管束第三．     

圆形径向梯度表面能材料表面的凝结换热系数

在均质表面上的单个球缺形液滴换热模型和液滴通用尺度分布规律的基础上,结合梯度表面能材料表面上的液滴分布和凝结换热特性,得到了圆形径向梯度表面能材料表面上的滴状凝结换热计算式．在此基础上,研究了壁面过冷度、接触角梯度、工质物性等参数对梯度表面能材料表面滴状凝结换热性能的影响．     

多孔介质强迫对流换热及研究进展

基于多孔介质本身的结构和特性,可知其对强化换热起到了一定的积极作用。通过对多孔介质强迫对流换热及研究进展的理论分析,介绍了多孔介质换热机理和多孔介质在强迫对流换热中的应用,给出了多孔介质的研究进程,提出了多孔介质的应用及前景。     

立式三分螺旋折流板冷凝器的数值计算

利用立式三分螺旋折流板冷凝器之倾斜折流板的疏液强化凝结传热是一种创新的改进.以数值模拟的方式,研究立式三分螺旋折流板冷凝器模型中倾斜折流板的疏液和螺旋通道内的流动汽液分离对凝结换热强化的影响.模拟结果表明,凝结换热效果随折流板倾斜角度减小而强化,且在含不凝性气体时,倾斜角为15°,25°和35°的3种三分螺旋折流板冷凝器方案和弓形折流板换热器方案比无折流板光管束Nusselt凝结模型方案的平均凝结换热系数分别高出89.7%,75.7%,58.2%和33.1%.     

开槽结构多孔芯体强化沸腾传热优化分析

开槽改变了多孔芯气液流动结构,不仅改善从核态到膜态沸腾特性,而且使沸腾滞后减轻,沸腾工况更加稳定.为了考察开槽对沸腾传热的影响,根据多孔介质多相流动理论,建立了水平热管多孔芯体沸腾过程一维模型,计算了临界热负荷随开槽密度的变化,确定了最佳开槽密度,分析了开槽尺寸和多孔芯特性对开槽密度的影响,为实验设计提供了理论依据.     

耦合多孔介质层的内产热腔体双扩散自然对流

为提升太阳池的蓄热能力和运行稳定性,需要充分了解盐梯度太阳池的热盐对流特性。本文采用格子Boltzmann方法模拟研究具有多孔介质层内产热腔体内的双扩散自然对流与熵产。探讨内产热系数、达西数、Soret与Dufour效应等影响因素作用下,腔体内热质传递过程与熵产的变化规律。结果表明：低达西数的多孔介质层有助于抑制腔体底面的传热传质效率,且盲目减小达西数的影响并不大,而内产热的增加会抑制腔体底面的传热传质效率。Soret效应有助于促进腔体内部的传质过程,而Dufour效应对传热过程有积极影响。低达西数的多孔介质层有助于抑制熵产的产生,而内产热强度对熵产有促进作用,且在高内产热强度的工况下,热不可逆性处于主导地位。Soret效应对熵产的作用不明显,而Dufour效应对熵产有促进作用,且在高Dufour效应作用下,热不可逆性在总熵产中占主导地位。     

燕尾形轴向槽道热管的蒸发冷凝传热特性

建立了燕尾形轴向槽道热管蒸发和冷凝薄液膜传热特性理论模型,并对模型进行了数值求解.对蒸发薄液膜区液膜厚度、接触面温度和热流密度分布进行了分析,给出了汽液接触面蒸发/冷凝传热系数沿轴向的变化.研究表明:在蒸发薄液膜区域,薄液膜厚度沿槽壁方向呈线性增加;汽液接触面的温度在起点几乎和壁面温度相同,随着薄液膜厚度的增加而迅速降低;在薄液膜的起始段,热流密度快速达到最大值,随即迅速减小.蒸发段的蒸发传热系数大于冷凝段的冷凝传热系数,蒸发/冷凝传热系数在整个绝热段并不都为零.同时,通过实验验证了模型的正确性.     

中温碳钢—萘热管传热特性的实验研究

本文实验的基础上，对碳钢－萘热管的传热性能等进行了研究，在加热段内，管内的沸腾传热过程随热负荷的变化大致可分三个区域，即以自然对流为主的沸腾区，核化沸腾区和传热恶区，加热段的沸腾传热热阻随其径向热流密度的变化而改变。文章叙述了，在外界工况改变的情况下，萘热管内传热热阻的变化规律。本文用流体力学和边界层理论对重力试热管冷凝因 液的流动特性进行了分析，对液膜成膜厚度和膜内速度分布进行了论述。认为，在液膜较薄的区域，液膜流动特性较差，最容易造成液膜破断，发生局部传热恶化。在分析讨论中，就萘热管的某些传热特性和水热管进行了对比。     

锯齿形低肋管冷凝换热机理分析及实验研究

本文对锯齿形低肋管强化冷凝换热机理进行了分析,提出了锯齿形低肋管强化冷凝换热的“周向效应”,导出了包括“周向效应”和锯齿外缘周长影响的表面张力作用公式和包括锯齿影响的存积角公式,提出了肋形准则。通过对四种锯齿管以R11为工质的实验得出了锯齿形低肋管汽侧冷凝换热的准则方程式,其计算值同实验值相差在±10％以内。     

细竖管内流动凝结的换热特性

为探讨小尺度条件下管内流动凝结换热的特性,针对１～５ｍｍ的细圆管,考虑凝结液膜的弯曲、气液界面剪切力与液膜表面张力的影响,建立起柱坐标系下竖直管内受迫流动凝结换热物理数学模型;利用数值求解的结果,对小尺度条件下管内凝结换热的规律进行预测性分析．研究表明,细管径条件下,气液界面切应力与液膜表面张力对流动凝结过程的影响增大,使重力的影响处于相对微弱的地位;与Ｎｕｓｓｅｌｔ换热关联式的预示值相比,小尺度圆管有明显的强化凝结换热的效果．上述结果有助于深化对小尺度下凝结换热规律的理解     

微重力下管内凝结换热性能的研究

为了预测失重条件下航天飞行器中冷凝器的传热性能，提出了一种研究微重力场中管内凝结换热过程的方法，建立了管内环状流域层流凝结换热的数理模型。改变重力加速度ｇ值进行仿真计算，随着ｇ值的减小，凝结液膜变厚，使凝结换热恶化，例如在相同冷却条件下，当进口蒸气Ｒｅ数为１０４时，ｇ＝０和ｇ＝９．８ｍ／ｓ２环境下的平均冷凝Ｎｕ将降低３０％。并以重力场中垂直管内凝结换热的实验结果对模型进行了间接的检验。给出了预测零重力环境中管内平均凝结换热系数的准则关联式，可供航天器热控系统的热分     

实现水蒸汽滴状冷凝的表面材料研究

分别采用离子注入，等离子体聚合和动态离子束混合注入技术在黄铜管外表面制备了具有低表面能的非晶态离子注氮合金，聚六氟丙烯和聚四氟乙烯表面，实现了水蒸汽在常压下的滴状冷凝，实验结果表明，各种表面均能提高冷凝传热系数约２０倍，由于不同技术制备的表面形成滴状准凝的机制不同，各具有不同的特性，分析讨论了各种技术制备低表面能表面的特点及其应用前景。