分离式热管凝结换热特性的研究

建立了空气冷却实验台,热管的加热方式为电加热,工质为蒸馏水。在１：１模型上对分离式热管管内凝结构热特性、不凝性气体对凝结换热的影响及不凝性气体的扩散规律进行了试验,得出分离式热管有一最佳充液率,其值为４５％左右;凝结构热系数随着蒸汽压力的增加略有下降,在实验的压力范围内,降低了９．５％;不凝气气体对分离式热管的凝结构热仅影响冷凝段下部较小部分,通过排气阀排出不凝性气体可有效地改善冷凝段下部的凝结换     

含高分压不凝气体的蒸汽在分离式热管内凝结换热

设计建立了一套以水为工质的分离式热管系统实验台,系统冷凝端采用水冷套管式换热器.在此实验台基础上研究了不抽真空、有大量不凝性气体存在于分离式热管的凝结放热问题,测定了在不同的入口蒸汽温度、循环蒸汽流量、冷却水进口温度及流量条件下混合气体在圆管内凝结换热的情况,分析了这些参数对换热过程的影响.同时,还对套管内含高分压不凝性气体——空气——的水蒸汽凝结换热物理模型进行了研究,并建立了相应的数学模型.模型中除了质量守恒、动量守恒、能量守恒和界面控制方程外,还增加了流动扩散和凝结控制方程.模型结果显示蒸汽放热量与实验测定值基本吻合,偏差在8%～15%之间.     

分离式热管小倾角蒸发段传热特性的试验研究

由于分离式热管蒸发段水平及小倾角布置的重要工程应用意义,在试验台上进行了1∶1的模型试验,对分离式热管蒸发段的传热特性进行了试验研究.试验确定了工作温度、热流密度、充液率、倾角等因素对传热特性的影响;用核态沸腾理论对蒸发管的换热特性进行了无因次分析,回归试验数据得到了无因次对流换热准则关系式,它与试验结果有很好的一致性,相对误差在15%以内.研究结果表明,随着热流密度的增加,换热系数增加;工作温度增大,换热系数也增大;倾角增加时,换热系数增大;合理充液率为65%~90%,在此范围内,充液率对换热系数的影响很小.此研究结果为大型小倾角布置的分离式热管换热器的工程设计提供了依据.     

含不凝性气体的蒸汽在垂直圆管内表面冷凝换热的实验研究

通过对蒸汽与氮气混合物在垂直圆管内表面冷凝换热的实验研究，分析了不凝性气体对蒸汽冷凝换热的影响，给出了含不凝性气体的蒸汽的Nusselt准则方程．结果表明，不凝性气体的存在使得纯蒸汽的冷凝效果下降．     

微通道分离式热管换热特征的模拟研究

为了研究充液率和运行参数对微通道分离式热管性能的影响,建立了微通道分离式热管的稳态换热模型,并验证了模型的准确性,模拟和实验结果最大相对误差为7.9%.基于该模型分析了充液率、风量以及蒸发器和冷凝器之间高度差对制冷剂侧换热系数、空气侧压降、换热量和能效比等参数的影响.计算得出系统最佳充液率范围为80.2%~105.6%,相应的换热量为3.75~3.90kW.制冷剂侧换热系数随着充液率的增加先增大后减小,系统压力随充液率增加而增大;同时当蒸发器侧风量由1 500m~3/h增加至5 000m~3/h时,系统换热量和EER分别增加了100.1%和92.5%;蒸发器和冷凝器高度差为2.4m的分离式热管比高度差为1.2m的分离式热管的平均换热量提高了9.18%.研究结果对微通道分离式热管的节能设计和运行控制有一定的参考价值.     

碳钢-水热管相容性问题的实验研究

由于碳钢-水热管工质与管壳材料间的不相容,导致热管冷凝段上部积聚不凝性气体,严重影响了热管的传热性能及使用寿命。本文根据理论分析及试验结果,阐述了不凝性气体产生的因素,提出了解决碳钢-水热管相容性问题的工艺方案,为碳钢-水热管的推广应用提供了可靠的理论及实验依据。     

不凝性气体对竖直平板对流冷凝的影响

数值研究了不凝空气质量分数、液膜、空气-蒸气流速等对竖直平板冷凝过程的影响.气液两相流采用流体体积(VOF)法模拟,水蒸气在不凝空气中的输运过程采用组分输运方法模拟.基于气体分子动力学基本理论推导出相变模型,对纯蒸气冷凝过程数值计算并与理论解比较,确定模型系数.数值结果表明,少量不凝空气对蒸气对流冷凝的影响并不十分明显;随着不凝空气质量分数的增加,冷凝换热明显下降;含少量不凝空气的蒸气对流冷凝在忽略液膜影响时壁面换热系数约升高8%;水蒸气-空气混合气体流速升高对对流冷凝换热系数的提升低于纯对流换热.     

分离式微通道热管低风量下换热性能模拟研究

为了降低数据中心的运行能耗，分离式热管冷却系统会根据实际负载降低风扇转速，造成换热性能的衰减. 为了对低风量和低负载下分离式微通道热管的换热性能进行研究和分析，建立了适用于预测低风量下分离式微通道热管换热性能的一维稳态模型，并与试验结果对比，验证了模型的准确性，其最大预测平均偏差为6.3%. 利用该模型研究了运行参数对分离式微通道热管的换热性能和数据中心热安全的影响. 不同风量下，服务器排风温度从27 ℃上升至39 ℃时，系统换热量均有超过60%的提升；冷冻水供水温度从6 ℃提升至18 ℃会导致系统换热量最高下降41.8%. 在200～1 400 m3/h风量下，增加蒸发器和冷凝器的高度差可有效提升系统换热量和制冷剂质量流量，风量越大，换热量增长率越高. 但在相同风量下，随着高度差的逐渐增大，换热量增长率逐渐降低. 研究结果对分离式微通道热管在数据中心的设计优化和节能运行有一定促进作用.     

非能动安全壳冷却系统换热器内冷凝换热模型研究

为研究核电站非能动安全壳冷却系统换热器内含不凝性气体的蒸汽在水平管内强制对流冷凝换热特性,基于Peterson扩散层模型,结合传热传质方程推导,对冷凝换热过程各环节分别进行建模,并同时考虑抽吸效应、液膜非均匀分布和气液界面粗糙度对局部换热能力的影响,最终得到了能够预测蒸汽局部凝结换热系数的计算程序。研究结果证实,该程序可以很好地反映管内各换热环节的变化规律,对管内局部换热系数有着较高的预测精度。此外计算结果表明随着管内气体冷凝过程的推进,各环节换热能力会逐渐发生变化,影响总换热过程的主要热阻也相应随之变化。     

基站用微通道分离式热管换热性能实验研究

分离式热管空调能够有效降低基站能耗,采用微通道换热器作为其蒸发器和冷凝器可提高其换热性能.为了分析充液率对微通道分离式热管换热量、能效比及制冷剂压力、温度的影响,以及两种风量,不同室外温度下最佳充液率范围和换热量的变化,由焓差实验台模拟基站室内外环境,以R22为工质,对该系统进行测试.结果表明:标准工况下,系统最大换热量和EER分别为4.0kW和11.8,最佳充液率范围为79.3%~105.8%,系统压力随充液率增加而增大,蒸发器进出口温差随充液率的增加先减小,后略有增大;蒸发器侧的风量由3 000m~3/h减少到1 700m~3/h时,最佳充液率范围不变,最大换热量和EER减少了29%,蒸发器出风温度由23.9℃降低到23.0℃.在不同室外温度下,最佳充液率范围随室外温度降低而变小,室内外温差增加能显著提高该系统的换热性能.研究结果对基站用微通道分离式热管的理论模型建立、节能设计与运行控制有一定参考价值.     

翅片管与空气—水蒸汽混合气间传热规律研究

本文研究水蒸汽重量百分含量为10－35％的空气－水蒸汽混气纵向流过翅片管时，翅片管与空气－水蒸汽混合气间的对流传热。研究表明，由于水蒸汽在翅片面上的冷凝，翅片管与空气－水蒸汽混合气间的对流传热系数高于翅片管与干气体间的对流传热系数，并且翅片间距越大，水蒸汽冷凝使对流传热系数增加的程度越大。从理论上对实验现象做出了较好的解释，并给出子有冷凝发生时，翅片管与空气－水蒸汽混合气间对流传热系数的关联式。     

不凝气体存在时水平单管外膜状凝结换热的数值研究

为查明不凝气体对水平管外膜状凝结换热特性的影响规律,建立了水平单管的气、液双边界层模型,该模型考虑了气、液膜之间的质量连续及能量连续特征,对于不同的壁面过冷度,用数值方法首次求解并分析了边界层内局部不凝气体质量分数、温度和速度的分布规律,计算结果表明,从主流蒸汽到气流界面,不凝气体含量和气膜速度逐渐增加而气膜温度降低,平均凝结换热系数值解与实验解符合较好 。     

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.     

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。     

内螺纹重力热管的特性分析

给出了一种实验研究用内螺纹重力热管的基本结构及参数．根据由实验获得的数据，分析了内螺纹重力热管内侧冷凝段放热系数与温差的关系，内螺纹重力热管内侧加热段放热系数与温差的关系，理论换热量与实际换热量的关系，热管换热系数与流量的关系，及热管换热系数与热流密度的关系．在流量为0．006kg／s处，加热段换热系数是冷凝段换热系数的1．69倍．     

泡沫流体管流流动与换热数值模拟

基于质量、动量和能量守恒方程,建立泡沫流体在圆管内流动与换热的物理模型和数学模型,并利用FLUENT软件进行模拟,得到不同雷诺数下圆管内的压力损失、管道横截面上的速度分布和表观黏度分布,同时回归了不同雷诺数下的摩阻系数和努塞尔数经验关系式.结果表明:管内压力沿管程不断降低,且流速越大压降越大;管内温度沿管程不断升高,且流速越小温升越大;管道横截面上的速度、温度分布不均匀,越接近管壁速度越小,温度越高.     

冰蓄冷柜式空调系统的充冷过程模拟

分析了多室内蒸发器的冰蓄冷柜式空调系统的流程和性能优点 ,建立了蓄冰槽充冷过程的数学物理模型 ,对换热管的每一个管段 ,根据热阻网络建立了描述其换热过程的差分方程组 .对方程组的求解得到了系统充冷过程的描述 ,揭示了该系统在制冰充冷过程中各参数之间的耦合关系和变化规律 .通过对蓄冰槽的充冷过程的模拟计算 ,可以看出在制冷剂干度超过 0 .6时 ,干度的增加将显著降低管内换热系数 ,从而明显地延缓充冷过程 .因此 ,可采用在制冰的中间过程中调换制冷剂的入口和出口来增加管外结冰的均匀性和提高结冰过程的性能 .此外 ,适当降低带蒸发器蓄冰槽的蓄冰率是合宜的     

三相流闭式重力热管传热性能

为了拓展三相流强化传热和防、除垢技术的应用领域,优化重力热管的传热性能,设计并构建了一套三相流闭式重力热管系统．考察了固含率、加热功率、充液率和颗粒种类等参数对于三相流重力热管传热性能的影响．结果表明,三相流重力热管可以强化传热,但其传热效果随着固含率的增加会出现波动;热管蒸发段对流传热系数随着加热功率的增加而增大,随着充液率的增加而减小;颗粒的种类对三相流重力热管的传热性能影响较大,在所采用的3种颗粒中,树脂颗粒的强化传热效果较好,与两相流重力热管相比,蒸发段对流传热系数可提高2．8％～28．3％．     

Transonic flow of moist air around an NACA 0012 airfoil with non-equilibrium condensation

The classical condensation model of water vapor is coupled with the Euler equations to calculate transonic flows of moist air with non-equilibrium condensation. By means of this model, numerical computations are implemented to investigate the aerodynamic characteristics of an NACA 0012 airfoil in transonic flows of moist air at various angles of attack and relative humidities, and the results are compared with those in dry air flows. For different angles of attack considered at 50% relative humidity, the lift decreases 30%?40%. The pressure drag increases when the angle of attack is smaller than 1.4° and decreases when higher than 1.4°. At zero angle of attack, with the relative humidity rising from zero to 90%, the pressure drag increases exponentially. At 90% relative humidity, the pressure drag increases 160%, and self-oscillation takes place periodically and alternately over the upper and lower surfaces of the airfoil. The oscillation is caused by the interactions of local supersonic flow and heat release in the condensation process.     

注空气管内原油蒸气爆炸过程数值分析

 在注空气采油生产过程中,必须高度重视可燃油蒸气的爆炸问题。本文借助AutoReaGas气体爆炸模拟软件对注空气管内原油蒸气在高压状态(30MPa)不同初始温度下发生爆炸的过程进行了数值模拟。结果表明,爆炸产生的超压可达450MPa,温度可达2400K,会对油管和井口采气树等设施造成严重破坏;管内爆炸超压值与初始温度关系密切,在爆炸冲击波与反射波未叠加前,初始温度升高会导致爆炸超压的下降,在叠加区域内爆炸初始温度升高会导致爆炸超压的明显升高,750m远处压力基本不再变化;初始温度对爆炸温度影响甚微,初始压力为30MPa时,无论初始温度多大管内温度在距井口600m以后都恢复到初始温度。分析可知,爆炸只会造成充气区域及其附近管段内压力和温度急剧升高,对远场作用不明显。