梯形微通道气液分相强化换热实验研究

针对微通道换热器强化沸腾换热,提出分段式梯形换热结构,该结构可实现气泡在表面张力驱动下间断性流向通道两侧,保持中间加热区为液体,实现气液分相流动,进而强化沸腾换热性能。采用无水乙醇为工质,实验研究直肋和梯形结构铜基表面在热流密度为160~320 kW/m²和工质流量为0.4~2.0 g/s时壁温、换热系数等参数变化规律。结果表明：在饱和沸腾区,梯形分相结构可有效实现气液分离,进而降低壁面温度,大幅提高换热系数；如在25 mm位置处,5段结构换热系数比平行结构换热系数提高了60.4%；在单相加热区,换热面积为主要影响因素,直肋结构换热系数略大,但换热系数比饱和沸腾时小一个数量级。平均换热系数分析得到5段结构微通道比平行结构微通道提高了53.8%,可见分段式结构可实现气液分相流动,有效提高沸腾换热的平均换热系数,增强整体换热能力。     

太阳能斯特林热机渐开线管簇式 吸热器设计与性能仿真

针对太阳能斯特林热机直接照射型管簇式吸热器,采用等温分析法与湍流强制传热理论,综合考虑加热管簇的通流容积、工质的流阻损失和加热管簇传热能力,得到了基于基本输入热与基于最佳长径比的加热管簇换热长度与管数的定量设计公式.在此基础上,以改善光热转换特性为目的构建了一种新型加热管簇空间位置曲线方程,并以有效功率1 k W太阳能斯特林热机加热管簇设计为例建立了该加热管簇的三维实体模型.通过Fluent仿真分析了该加热管簇的流动与换热特性.结果表明:1 k W有效功率管簇式吸热器所需加热管数为28根,单根加热管长度为31 cm;渐开线加热管结构避免了管内工质流动出现二次流,降低了加热管弯管部分工质压力损失;加热管管壁温度分布相对均匀.     

蒸汽-兰炭传热及余热回收特性

为了提高兰炭余热回收效率,建立了蒸汽-兰炭三维非稳态传热模型,对单颗粒传热机理进行了分析,并研究了兰炭粒径、料层厚度和蒸汽流量对蒸汽-兰炭传热及余热回收特性的影响。通过搭建蒸汽-兰炭换热实验台对所建传热模型进行验证,计算结果与实验结果具有良好的一致性。结果表明:对于单颗粒传热,中层颗粒和顶层颗粒热流量均是随着换热时间先增加后减小,具有相似的变化规律,而底层颗粒热流量的变化规律不同于中层颗粒和顶层颗粒热流量的变化规律,底层颗粒热流量是随着换热时间逐渐减小最后趋于0。蒸汽-兰炭换热初期热交换剧烈,料床整体平均温度下降较快,热回收量显著增加。热回收量随着兰炭粒径的增大逐渐减小,随着料层厚度的增加几乎呈线性增加,随着蒸汽流量的增大先逐渐增大后趋于稳定,在保证余热回收量最大的情况下蒸汽的最佳流量为9.0 kg/h。     

求解对流扩散方程的紧致二级四阶Runge-Kutta差分格式

将指数变换u(x,t)=p(x,t)exp(k2εx)应用于一维对流扩散方程,对空间变量x应用紧致差分格式,时间变量t采用二级四阶Runge-Kutta方法,提出了精度为o(τ4+h4)的绝对稳定的差分格式,讨论了稳定性.最后通过数值算例说明该格式的有效性.     

不同燃气输运特性计算方法对涡轮平面叶栅对流换热的影响

提出一种不同燃气组分输运特性计算方法对对流换热影响的算法。根据此方法,选取4种常用的计算分子粘性系数及热导率等燃气输运特性的方法进行分析。结果表明,不同燃气组分输运特性计算方法对平板和涡轮平面叶栅的对流换热具有一定影响。在给定的入口温度为1000 K及2200K时,平板当地对流换热的努赛尔数的最大差别分别从2.7%增大到4.0%；在给定的入口温度为1000K及1500K时,涡轮平面叶栅当地对流换热的努赛尔数的最大差别分别从4.58%增大到9.70%。     

同心双扭旋元件内外叶片数量对管内传热性能的影响

为探究同心双扭旋元件组合方式变化对换热管传热特性的影响规律，采用数值模拟方法对雷诺数Re=200~1 800范围内恒壁温条件下的管内传热进行了分析，并进行了实验验证。研究结果表明：在Re=200~1 800的范围内，含有4-4同心双扭旋元件换热管的努赛尔数Nu值最大，其次为3-3同心双扭旋元件，2-4与2-2同心双扭旋元件的Nu相差不大，最大仅相差5%；4-4同心双扭旋元件换热管的阻力系数f最大，其次为3-3同心双扭旋元件，2-4同心双扭旋元件的阻力系数略高于2-2同心双扭旋元件；2-2同心双扭旋元件换热管的综合传热性能评价因子（PEC）值最大，为1.50，且明显高于其他3种换热管，其余3种换热管的PEC值相差不大；4-4同心双扭旋元件换热管的场协同数F_c值最大，其余3种换热管的F_c值相差不大。     

污染土壤高压旋喷修复药剂迁移透明土试验及数值模拟

高压旋喷技术近几年开始应用于污染土壤修复,对所注入药剂的迁移扩散规律尚不明确,导致工程实践中缺乏可靠依据,同时为克服常规试验测试手段的不足,使用透明土材料开展了污染土修复药剂迁移的室内试验和数值模拟。在考虑分子扩散、机械弥散、对流等耦合情况下,建立了探究药剂在土壤中迁移特性的对流-弥散模型。研究结果表明:透明土试验技术能够直观地显示药剂迁移过程,可以应用于污染土修复药剂迁移特性的研究。在不同土壤压力条件下,存在最佳泥饼高度;相同土壤压力,泥饼高度越高,同一位置处浓度最大值越小;泥饼高度的选取关系到高压旋喷参数的设定,对修复效果及效率有重要影响。药剂的迁移以竖向迁移为主,水平向迁移不明显,因此为保证药剂以较高的浓度迁移至泥饼边缘,应使药剂在泥饼间隙水平方向上分布有较高且均匀的初始浓度。     

金属泡沫铜/石蜡复合相变材料融化传热特性的实验研究

为了探究不同厚度的金属泡沫铜对石蜡融化过程的影响,设计搭建了可视化相变蓄热实验台,制备了不同厚度的金属泡沫铜复合相变材料,通过实验对比研究了纯相变材料和添加不同厚度金属泡沫铜的复合相变材料的融化界面变化和内部温度分布,分析了不同厚度的金属泡沫铜对换热强度的影响。实验结果表明:在纯相变材料融化过程中自然对流起主导作用,5mm厚的金属泡沫铜促进了上部的石蜡自然对流,10、15、20mm的金属泡沫铜抑制了石蜡的自然对流;金属泡沫铜的厚度越大,导热换热强度越大;对流换热强度和导热换热强度二者呈现出负相关的关系;当金属泡沫铜厚度为14mm时,导热换热强度和对流换热强度相当。     

汽车中冷器与散热器综合性能试验台的研制

介绍了一种由风洞系统、工况控制系统、循环水系统和压缩空气系统组合而成的汽车中冷器与散热器综合性能试验台,以提高试验台测试精度作为设计思路。试验台通过双路工况制冷系统、环境室、旁通风道等设备的添加,提高了试验台试验工况的控制精度和调整响应速度,通过双路工况制冷系统设置,还扩大了试验台性能测试范围。     

对流室炉管外壁清洗机设计与试验

针对加热设备对流室内炉管积灰导致能源浪费和安全隐患等问题，设计了一种可在炉管上实现行走、导向与越障功能的清洗机.该清洗机携带有喷杆，可喷射高压水射流对炉管外壁进行清洗.喷杆可自由调整摆角以实现不同层多根炉管外壁的全面清洗.根据清洗机的结构以及工作流程，设计了清洗机的控制系统.对清洗机进行了动力学仿真，对清洗机设计参数进行了优选.搭建了试验平台与样机，试验结果表明，该清洗机运行平稳，搭载高压水射流后可实现炉管清洗作业.