霜层导热系数的实验研究

实验研究水蒸汽凝华结霜过程中在冷壁面上形成的霜层的导热系数,并以此验证作者曾提出的霜层导热系数的理论结果．     

初始成长阶段霜层特性实验研究

对自然对流条件下水平表面的初始结霜过程进行了实验研究.在壁温为-34～-19 ℃范围内,利用显微镜对霜层成长过程进行了一系列显微观测,应用双曝光全息干涉法测量了霜层表面温度和周围温度分布,还测量了通过冷壁面的热流密度和霜层厚度随时间的变化.获得了霜层有效导热系数和霜表面与环境空气间的自然对流传热系数,并关联为准则关系式.霜层初始成长阶段与充分成长阶段有着显著不同的特性.随着霜层的形成和成长,霜层表面温度逐渐升高,霜层厚度增加速率减缓,有效导热系数迅速降低,自然对流传热系数也减小.冷壁面温度低时,自然对流传热系数较大,霜层成长初期厚度增加也较快,但对有效导热系数影响不大,仅为冰导热系数的11.7 %～1.7 %.     

多层复合材料导热系数测定方法的研究

导热系数是多种材料的一个重要参数。在实际应用中 ,正确地测定和估算某些多层复合材料的导热系数 ,具有重要的意义。本文中从单一材料的导热系数测定公式着手 ,得出了带附着层的复合材料导热系数的计算公式 ,并通过实验进行了验证。由此又引出了某些不定形材料 (如粉状 )导热系数的测定方法和公式 ,最后得出了多层不同的复合材料导热系数的估算公式 ,并通过实例进行了计算     

翅片表面特性对结霜过程影响的实验研究

为研究翅片表面特性对空气源热泵结霜的影响,构建了翅片结霜实验平台,对接触角不同的4种翅片表面(亲水性铝翅片、普通铝翅片、疏水性铝翅片、超疏水性铝翅片)的结霜过程细微观特征进行了可视化研究,获得了翅片表面特性对结霜过程细微观物理特征及霜层热工特性的影响规律.结果表明,在霜晶生长初期,接触角越大,凝结形成的液滴粒径越小,分布越稀疏,液滴开始冻结的时间越滞后.霜层生长过程中,接触角大的表面霜晶相对矮小且疏松,枝晶分布不均匀,而接触角小的表面霜晶纤长且致密,枝晶多且分布均匀.随着接触角的增大,霜层的高度和导热系数减小,表面温度降低.超疏水性表面霜高比亲水性表面减少了45%,接触角越大的表面其抑霜效果越明显.     

数量级分析和相似原理在导热中的应用

运用数量级分析和相似原理对第一类边界条件下不稳态导热问题进行了求解,并从5个方面分析了热层与边界层的类似性。提出了导热雷诺数、阻热系数及层态和紊态导热的概念,说明了导热雷诺数的物理意义,导出了阻热系数与导热雷诺数的关系,分析了层态和紊态导热的特点。     

薄毡叠层炭/炭复合材料的高温导热性能

对薄毡叠层结构的炭纤维预制体采用化学气相沉积（CVD）和沥青浸渍增密工艺,制备具有粗糙层热解炭结构和光滑层热解炭与沥青炭复合结构的2种炭／炭复合材料;用JR-3型热物性测试仪测试垂直炭纤维叠层方向室温至800℃的导热性能,并对其导热机制进行分析。研究结果表明：具有粗糙层热解炭结构的样件A的导热系数随温度升高先下降,在400℃后导热系数变化平缓;具有光滑层热解炭及少量沥青炭结构的样件B的导热系数随温度升高先上升,在300℃后导热系数变化平缓;样件A较样件B的导热系数高。2种炭／炭复合材料的导热机理主要由声子导热决定,不同基体炭结构使得2种声子散射机理对导热性能的贡献不一样,粗糙层热解炭结构的样件A的高温导热性能主要由声子间散射路程和比热容的综合作用所决定;光滑层热解炭和少量沥青炭复合结构的样件B的高温导热性能主要由结构不均匀引起的卢子散射和比热容的共同作用所决定。     

多孔介质平板结霜模型的研究

建立多孔介质平板结霜过程的数学模型,编制相应的仿真程序.获得了质量流量,霜层厚度,霜层表面温度,霜层密度,偏重系数的相互影响关系.计算结果和实验测试的结果吻合,研究对确定多孔介质平板结霜的霜层生长速率计算有较大参考意义.     

结霜工况下平行流换热器的换热性能

测试了平行流换热器在结霜工况下的换热性能.研究了换热器的换热面积及表面换热效率随霜层厚度的变化,并采用对数平均温差（LMTD）法对结霜状况下霜层表面的换热系数进行了计算.结果显示,当霜层厚度达到0.4 mm时,换热器的换热面积下降18%左右,表面换热效率下降17.42%～24.78%;而换热系数的降低是换热器性能降低的重要因素,试验中换热器的换热系数均下降50%左右,百叶窗的霜堵是导致换热系数降低的主要原因.     

传统摩擦材料引入导热层对接触面温度的影响

在传统摩擦材料中引入导热层,在保证制动效果的前提下,既降低了材料的摩擦热,又提高了材料的性能。采用MPX-2000型磨损试验机和有限元模拟考察双层摩擦材料不同导热层厚度(1.5、3.0、4.5、6.0和7.5 mm)与不同导热系数(2、4、6、8和10 W/(m·K))对表面最高温度的影响,利用扫描电子显微镜(SEM)对摩擦材料的磨损表面形貌进行分析。结果表明:引入导热层后,摩擦表面最高温度(18℃)和磨损率(29.6%)均降低。同时研究发现,增加导热层厚度摩擦材料的接触面温度降低,导热层厚度越大,导热系数影响的效果越明显。     

焦化炉管焦导热系数的测定

从现场焦化炉中截取一段结焦炉管,采用热通量法测定了炉管结焦层的导热系数.实验表明,当温度为50～100℃时,管焦导热系数随温度的升高而迅速降低;当温度为100～550℃时,随着温度的升高,管焦导热系数降低的速度逐渐减缓,并最终稳定在3.8W/(m@℃),实验误差不超过10%.对实验数据进行多项式线性回归,得到了管焦导热系数随温度变化的回归方程,该方程的相对误差低于4%.