EHD强化沸腾换热研究的进展与现状(II)——实验研究

综述了国内外EHD强化沸腾换热的试验研究成果,概括了以往研究的特点,指出了该领域的研究方向和研究重点.     

EHD强化沸腾换热研究的进展与现状(I)--理和理论研究

综述了国内外EHD强化沸腾换热的机理和理论研究成果,概括了以往研究的特点,对今后在该领域的研究方向及重点提出了建议.     

竖直狭缝通道内水沸腾换热的气泡动力学研究

为加深对狭缝通道内水沸腾换热机理的探索,对宽度为2 mm、长度为300 mm的竖直狭缝通道内水沸腾气泡动力学展开研究,通过数值模拟的方法探索气泡生成、长大和脱离的过程,分析了壁面过热度、泡底微层的运动对沸腾换热的影响,并与实验数据进行了对比.数值计算中考虑了重力、表面张力和壁面黏附作用.研究结果表明:表面张力在细通道沸腾换热过程中所起的作用要远远大于重力;壁面过热度越高,气泡脱离直径越大;随着加热时间的增加,气泡直径d不断增大,当d≥1.5mm时,就会受到来流的影响而发生形变;泡底微层的存在加速了壁面对流,对换热系数的提高有一定作用;数值模拟结果与实验数据吻合良好.     

制冷剂在水平蒸发管内换热关系式的分析比较

本文对目前11个可用于制冷剂在水平蒸发管内换热计算的关系式进行了系统分析,并将这些关系式与作者及其他研究者的实验数据进行了比较:其次。将作者的实验结果与几个典型的换热关系式进行了详细对比,结果表明.Kandlikar(1990)的关系式不仅计算精度较高,而且物理概念清晰、通用性较强、计算简单,可供工程实际应用.     

氯化钠水溶液管外沸腾换热的模拟实验研究

基于传热学实验研究的相似理论 ,对溴化锂吸收式制冷机高压发生器中常用的光管和外螺纹管的沸腾换热过程用氯化钠水溶液进行了模拟实验研究 ,得到了管壁面过热温度为 2～ 7℃和热流密度为 1～ 2 0kW·m-2下 ,光管和外螺纹管核态沸腾对流换热的实验数据 (包括在纯水、不同质量分数的氯化钠水溶液、单管光管、三管光管、单管螺纹管和三管螺纹管之间八种组合的沸腾热换工况 ) .通过将实验结果进行数据处理 ,并与溴化锂溶液沸腾换热工况的数据进行相似性比较和分析以后发现 ,结果吻合良好 .由此可知 ,通过调整和扩大模拟实验的范围 ,可以得到大量的模拟实验数据 .将这些实验数据稍作修整即可直接应用于溴化锂吸收式制冷机换热设计计算或校核计算过程 .     

电子设备中矩形组件的换热特性

为了给电子设备组件冷却设计提供依据,用蔡升华技术研究了矩形块阵的对流换热特性.得出的换热准则式(9)与实验数据的偏差在4%以下,可以作为设计的依据.实验还表明,靠近进口处和在空排后面的矩形块,具有较好的散热特性,对温度比较敏感的组件可以布置在这些区域内.本文还对Re 准则中特性尺寸的选取,提出了新的看法.     

方形柱体外侧自然对流换热的干涉仪研究

本文用Mach-Zehnder干涉仪对置于空气中水平方形柱体的大空间自然对流换热进行了系统的实验研究.得到了柱体底面与水平线成各种倾角下的温度场;整理了不同倾角下平均Nu数随Ra数变化的关系式;分析了底面倾角对整体换热影响的机理,得出了倾角等于45°时换热最强的结论;分析了不同倾角下局部Nu数沿壁面变化的原因,尖角对换热的影响.并对自然对流流动分离进行了探讨,认为方形柱体在各种倾角下,Ra数超过一定值时,均会产生流动分离,分离的可能性随Ra数的增高而加大.     

波纹换热管强度研究

对φ32/φ25波纹管进行了三维有限元法分析,研究了波形周向、经向与径向等三向应力变化规律.结果表明,波纹管的最大应力为周向应力,是相应坯直管的1.99倍.最大周向应力与最大周向应力均出现在波谷过渡处附近,且在管的 厚度方向有应力梯度存在.计算结果与实验值吻合较好.     

制冷空调系统故障检测与诊断中的空气侧换热模型

对3种常用空气侧换热模型（戈果林换热模型、扰流管束换热模型和J因子换热模型）进行了分析,着重研究其单调性以及在制冷空调系统故障检测与诊断模型中的适用性,设计实验并采用焓差法测量制冷空调系统空气侧的换热系数,与3种空气侧换热模型的计算结果加以比对,并对其结果进行修正.结果表明,修正后的3种换热模型所得结果与其相应的实验结果较吻合.其中：戈果林公式具有非单调性而不适用于仿真模型的计算;J因子换热模型和扰流管束换热模型具有单调性,适用于制冷空调系统故障检测与诊断中的仿真模型计算,且J因子的计算误差最小.     

换热器螺旋管冷凝换热的数值模拟与实验研究

为了研究换热器螺旋管的冷凝传热性能,对R22制冷剂使用VOF模型在螺旋直径为300mm、螺距为19.52mm、管道直径为9.52mm的换热器螺旋管进行了数值模拟,分析了换热器螺旋管的流场分布特性,研究了流体流速和饱和温度对螺旋管内换热性能的影响。通过实验研究了不同参数对螺旋管内换热性能的影响,对数值模拟的准确性进行验证。实验结果表明,在不同流体流速时冷凝换热系数的模拟数据与实验数据之间的相对误差为3%-11%,在不同饱和温度时冷凝换热系数的模拟数据与实验数据之间的相对误差为3%-8%,说明数值模拟方法和结果是合理的。该研究为螺旋管换热器的设计优化以及空调热水器一体机的节能损耗给予了一些参考。     

循环流化床床层与壁面间传热特性的模拟分析

利用已建立的数学模型，对循环流化床床层与壁面间的传热特性进行了预测．分析了床层密度、床层温度、流化速度、颗粒粒径以及壁面长度等设计和运行参数对传热系数的影响．结果表明，床层密度越大或温度越高，传热系数越大；而颗粒粒径越大或壁面长度越大，传热系数越小；流化速度对传热系数则影响不大．     

谷壳流化床流化特性及传热特性

本文介绍了谷壳流化床流化特性和传热特性的试验研究结果.试验是用一定量的砂粒加入不同分额的谷壳作为床料.试验得出了谷壳流化床的临界流化准则关联式及与水平埋管之间放热系数沿床高和床宽的变化规律和放热系数大小与流化速度、谷壳体积分额之间的关系.     

六棱柱滚筒冷渣机传热效率影响研究

冷渣机是CFB（circulating fluidized bed）锅炉的重要辅机,其传热效率对CFB锅炉的连续稳定运行发挥着重要作用,为了进一步分析颗粒传热效率的关系。以一种多管式六棱柱滚筒冷渣机为研究载体,冷渣管内高温灰渣颗粒为研究对象,基于离散元方法及其数值模型,运用商用软件EDEM（extended discrete element method）来模拟分析高温灰渣颗粒在冷渣管内的传热过程。将颗粒温度T规范化处理为量纲温度T?,以平均温度、温度概率密度函数T-PDF和颗粒运动规律为指标定量分析滚筒转速和颗粒直径对灰渣颗粒传热过程的影响。其中,六棱柱冷渣管边长L=200 mm,长500 mm,壁厚10 mm,管初始温度360 K,颗粒初始温度1200 K。结果表明：颗粒的传热效率随着转速的增加而增加,n=10 r/min相对于n=4 r/min的散热效率增加了61.1%;颗粒的传热效率随着粒径的增大而减小,d=5 mm相对于d=3 mm散热效率的下降了30.7%。转速是通过翻转次数来影响传热效率,粒径是影响接触点碰撞次数来影响传热效率。     

循环流化床颗粒团更新模型与局部换热系数

从循环流化床换热机理的研究出发，提出了一种能够综合描述换热特性并求解床壁间局部换热系数的模型．基于简化的颗粒团更新概念，沿床高分段求出各个位置颗粒团的平均滞留时间，对应于各处局部换热系数．     

循环流化床床层与壁面间传热特性的预测模型

以颗粒絮团更新理论为基础，建立了一个循环流化床床层与壁面间传热特性的预测模型．模型主要由流动和传热两个部分组成．在流动部分中，计算了床层的径向和轴向空隙率分布，颗粒絮团的最大下落速度以及颗粒絮团在壁面的滞留时间；在传热部分中，则将总传热系数分为颗粒对流、颗粒辐射、分散相对流以及分散相辐射四个分量进行叠加．与有关工业锅炉实测结果的对比表明，该模型是有效的     

双室流化换热器传热分析

介绍了一种用于腐蚀性乏气余热回收的新型无管束磨损的间热式换热器——双室流化换热器．类比壳管式换热器传热分析,对其传热特性进行了理论研究．研究表明,换热器总热阻由两流化床气固换热热阻和颗粒循环流动传热热阻串联而成;颗粒流量在一定范围内可控制其传热过程;加大气流速度,增加床层横截面积,选用大颗粒及加大颗粒流量等均可强化其传热．为后期研究其传热特性及工业应用提供了理论依据．     

循环流化床锅炉变工况下的传热系数计算

为了提高循环流化床锅炉变工况下传热计算的精度,克服现有的关于炉内平均传热系数模型的不确定性,针对75 t/h循环流化床锅炉,依据在大量变工况试验的基础上所获得的不同负荷下沿炉膛高度的固体物料浓度分布,建立了变工况下分三区计算的传热模型。该传热模型正确反映了炉膛上部过渡区和稀相区平均固体物料浓度随循环流化床锅炉运行主导因素的变化规律。计算结果表明:依据三区传热模型计算的各区温度与试验运行值在各个工况下都吻合较好,该结果为循环流化床锅炉的动态特性研究和仿真研究提供了技术支持。     

大颗粒流化床传热数值模拟与气固传热模型比较

采用欧拉-欧拉模型对GeldartD类颗粒气固流化床的非定常传热过程进行了模拟,比较了包括Gunn模型在内的6种不同的气固传热系数模型.通过模拟二维流化床发现,基于6种气固传热模型得出的平均壁面传热系数与文献的实验关联式相差不大,但是6种模型给出的局部气固传热系数呈现较大的差别,其原因在于不同模型中的两个主要影响参数颗粒雷诺数和床层空隙率的贡献不同.比较了6种气固传热模型之后,采用Gunn模型对D类颗粒的流化床进行了模拟和分析,结果表明:尽管存在较大的气泡和一定程度的腾涌,D类颗粒流化床可以实现稳定的流化.从流化床内的温度分布的演化来看,D类颗粒流化床的传热均匀性不存在问题,较大的颗粒直径和较大的气泡并未造成传热问题.     

液-液循环流化床制冰过程的(火用)分析

采用水与另一种非相溶载冷流体直接接触换热结冰的液液循环流化床是一种新型动态制取流体冰方法.针对该方法建立了研究床内多相流动与传热过程的数值模拟平台,以热力学第二定律为基础提出了液液循环流化床制冰过程的火用损失计算模型.采用数值试验方法探讨了水滴直径、载冷液体入口温度和速度对系统的制冰能力和火用损失的影响.研究结果发现,减小水滴直径和入口温度可以不断提高循环流化床的制冰能力,但减小入口速度的作用有限,而减小水滴直径是兼顾制冰能力和过程火用损失的最有利途径.     

高温流化床与浸没表面间传导、对流和辐射换热的数值分析

应用作者所提出的表面-颗粒-乳化团传热理论模型对粒径0.87～1.21mm，堆积密度386～870kg/m³的5种空心刚玉球粒子流化床在950℃床温时流化床与浸没表面间的传热进行了数值计算，并与文献实验数据进行了比较。计算表明，浸没表面温度对瞬时换热系数有显著影响，表面温度为900℃时的瞬时换热系数约是表面温度为300℃时的瞬时换热系数的1.6倍；粒径减小、堆积密度增加都使换热系数增大，其中粒径和堆积密度的变化对热传导系数分量的影响最为显著，对对流和辐射换热系数分量的影响相对较小。计算了传导、对流和辐射换热系数分量占总换热系数的份额，对于所用的5种粒子，950℃床温，流化数(U/U_mf)在1.1～4.0范围，对表面温度平均的总传热量中，热传导占57%～43%，辐射换热占51%～37%，对流换热占5%～3%。讨论了U/U_mf对气泡相辐射换热和乳化相辐射换热的影响。