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％．     

冷却水流量对蒸发段上移的三相闭式重力热管传热性能的影响

本文将流化床换热防垢节能技术与两相闭式重力热管相结合,设计并构建了蒸发段上移的铜/水-碳化硅三相闭式重力热管．分别采用水和碳化硅颗粒作为液相和固相工质,考察了冷却水流量(50～75 L/h)、充液率(15%～30%)和加热功率(100～300 W)等操作参数对闭式重力热管传热性能的影响．研究结果表明,碳化硅颗粒的加入可以明显地降低蒸发段上移的闭式重力热管的总热阻,强化传热．实验范围内,总热阻减少率最大为33.8%,相应的充液率为FR=20%,加热功率Q=200 W,冷却水流量W=100 L/h．在较低的冷却水流量下,两相和三相闭式重力热管的总热阻随着冷却水流量的增加明显减小,然而,随着冷却水流量的进一步增加,总热阻减小的幅度降低．加热功率较低时,三相闭式重力热管的总热阻随充液率的增加先减小,后增大;加热功率较高时,总热阻随充液率的增加呈现出波动的趋势．构建了操作参数对总热阻减小率影响的三维图．研究结果有助于促进三相闭式重力热管的工业应用．     

振荡流热管内流动及传热特性计算分析

针对回路型振荡流热管,结合目前理论分析及实验研究结果,对其内部流动及传热过程进行合理简化建立了物理模型.通过划分适宜的单元体,对单元体管内汽—液塞的受力情况进行分析,构建了单元体及整个回路的数学模型.对振荡流热管加热段内流动及传热特性以及结构和运行参数对其影响进行了计算分析,揭示了振荡流热管内单相对流传热与相变对流传热...     

蒸发段可变的三相闭式重力热管的传热性能

三相闭式重力热管将流化床换热防垢节能技术和闭式重力热管相结合,操作简便,具有明显的强化传热效果.为深入、全面地考察三相闭式重力热管的传热性能,设计并构建了一套蒸发段可变的三相闭式重力热管.选用玻璃珠颗粒和水作为实验工质,通过改变加热功率、固含率和颗粒粒径等操作参数,分析了蒸发段长度对三相闭式重力热管传热性能的影响.结果...     

新型重力热管换热器传热特性的数值模拟

提出新型结构形式的重力热管换热器,通过合理简化,建立单根竖直管道的稳态传热物理模型,分别对冷凝段、绝热段和蒸发段建立相应的稳态传热数学模型,应用等热流密度边界条件并通过工程方程求解器(EES)进行了数值计算.计算结果表明:运行热阻计算值总体波动不大,计算结果不能很好地反应充液率对运行热阻的影响;液膜厚度随加热功率增大而增加;液池高度随充液率的增加而增加;充液率较小时,较低加热功率对应的液池高度大于较高加热功率对应的液池高度,充液率较大时,小加热功率对应的液池高度反而低于大加热功率对应的液池高度.     

多相流流量的电容相关测试技术研究

应用电容传感器和相关分析技术，对常温、常压下内径为６２ｍｍ垂直上升管中的水气两相流、油气两相流、油水两相流以及油－气－水三相流流量进行测试研究．同时考虑物性和流型对流量测试的影响，利用漂移流动模型提出了对以上两相流及三相流流量计算的计算公式．通过实验，证实了电容相关测试方法的可行性和可靠性．     

去离子水对重力热管传热特性的影响

为了深入研究重力热管的传热特性,设计并搭建了重力热管系统试验台,以去离子水为工质,在不同输入功率Q和充液率FR下对热管外壁温度进行了试验。根据外壁温度数据,分析了该热管的等温性,计算了等效对流传热系数,并以此评价其传热性能。研究结果表明,充液率在35%~40%范围内,等效对流传热系数随输入功率的增加而减小;充液率在50%~70%范围内持续增加时,等效对流传热系数先缓慢增加,当超过一定值后又缓慢减小,且输入功率为40 W时,等效对流传热系数较高,热管有较好的传热性能;反之,当输入功率为定值时,热管等效对流传热系数的变化与充液率的变化相一致,即先跳跃式提升,达到最高值后缓慢下降;此外,在输入功率为40 W、充液率为50%的工况下,存在最高等效对流传热系数为3 190.782 W·m-2·K-1,即认为重力热管在此时传热性能最佳。     

多相流流量的相容相关测试技术研究

应用电容传感器和相关分析技术，对常温，常压下内径为６２ｍｍ垂直上升管中的水气两相流，油气两相流，油水两相流以及油－水三相流流量进行测试研究，同时考虑物性和流型对流量测试的影响，利用漂移流动模型提出了对以上两相流及三相流流量计算的计算公式。通过实验，证实了电容相关测试方法的可行性和可靠性。     

闭式循环振荡热管内气液两相流数值模拟

建立了考虑气液界面存在及其表面张力影响的较全面描述振荡热管内气液两相流动、传热传质和相变过程的气液两相流数理模型.模型中气液分布及界面运动采用VOF方法,表面张力影响采用CSF模型,对一典型闭式循环振荡热管起始工作阶段进行数值模拟.结果表明:所建立的模型成功模拟了振荡热管初始气液分布,启动阶段管内的泡状流、柱塞流、环状/半环状流和壁面回流等复杂气液流动流型和转变,以及起始循环阶段环状流和柱塞流在竖直管段内交替出现的现象.结果与相关定性实验观测非常一致,进而分析了启动阶段2个过渡管段内工质的流动及传热.分析表明在绝热段和冷凝段之间的过渡段,工质温度、压力和流型的变化明显,管内传热工况的转变主要发生在该区域内.     

缩放管内插旋流片的自然对流换热实验与数值模拟

以水为介质,对垂直放置的急扩加速流缩放管(CD)等间距内插旋流片的自然对流换热进行了实验研究和数值模拟,通过实验研究得到不同内插旋流片个数时自然对流换热系数的变化,并将实验值与光滑管的作比较,同时运用Fluent模拟得到了管内的速度分布、温度分布、传热系数和热通量沿轴向的变化.结果表明,随着旋流片个数的增加,传热系数明显增大,但旋流片个数达到7后传热系数不再明显增大,且两种类型的旋流片均有同样效果.数值模拟还表明,插入的旋流片个数越多阻力越大,其中等间距内插7个旋流片的效果最优.文中还对缩放管与旋流片对自然对流的两区协同强化传热机理进行了初步分析,通过模拟得到强化传热的原因在于壁面切向速度的提高,同时还给出了截面平均切向速度沿轴向的变化规律.     

中温两相闭式热虹吸管的性能

为了找出中温区两相闭式热虹吸管工作介质的各自最佳适用温度范围,为中温热管的工业应用提供参考,对选用的3种介质在同等条件下进行系列性能试验,对其启动性能、等温性能、升温试验等主要特性进行对比分析。通过试验得出了3种热管启动性能。当炉温在250～300℃时,N-甲基吡咯烷酮热管的等温性能及稳定性能较好;随着温度的升高,萘热管和导热姆热管显示出了更好的等温性能和稳定性能。     

青藏铁路保温板热棒复合结构路基保护冻土效果数值分析

根据带相变热传导有限元方法,对普通路基、含保温板路基、热棒路基和保温板热棒复合结构路基在未来50年青藏铁路沿线气温上升2.0℃情况下的温度场进行了预报分析和比较.计算结果表明,在年平均气温为-3.5℃或地表年平均温度为-1℃的地区,在青藏铁路50年的使用期内,普通路基、含保温板路基和热棒路基在气温升高条件下路基下伏、冻土都将发生融化,路基将会产生较大融沉变形,不能保证青藏铁路路基的稳定性.而保温板热棒复式结构充分利用了保温板和热棒两种措施的优点,可以更好的提高保护冻土的效率.     

Thermal Hydraulic Stability in a Coaxial Thermosyphon

The heat transfer and thermal hydraulic stability in a two-phase thermosyphon with coaxial riser and down-comer has been experimentally investigated and theoretically analyzed to facilitate its application in cold neutron source. The flow in a coaxial thermosyphon was studied experimentally for a variety of heating rates, transfer tube lengths, charge capacities, and area ratios. A numerical analysis of the hydraulic balance between the driving pressure head and the resistance loss has also been performed. The results show that the presented coaxial thermosyphon has dynamic performance advantages relative to natural circulation in a boiling water reactor.     

弦月型通道热虹吸提升管流动特性的数值计算

应用两相流和溶液热力学的基本理论对热虹吸提升管的流动特性进行了分析研究,采用两相流分相模型对其进行了数值计算,得出了对应不同截面、不同浸没高度下加热负荷与浓溶液的提升量、蒸汽发生量、浓溶液最大提升高度及稀溶液最小浸没高度的关系曲线.分析结果表明:在小加热负荷下(7.0 kW左右),直径比为19/32的组合套管的提升高度优于其他套管,最大提升高度高于直径比为16/32的组合套管.计算结果与实验结果符合良好,为该类型热虹吸泵的设计和运行提供了依据.     

两相闭式热虹吸管的集总参数模型研究

通过分析无芯网的两相闭式热虹吸管（简称为ＴＰＣＴ）的传热机理，提出了正常工况下ＴＰＣＴ的集总参数模型，并利用现有的热管内部传热的经验关系式，对ＴＰＣＴ在不同热负荷、不同冷却速率以及不同工质种类条件下的温度分布和动态响应特性进行了数值模拟计算．结果表明该模型简明可行     

地热能自平衡加热采油过程数值模拟

根据华北油田楚32井的实验测试数据,采用热平衡方程、有限差分法和数值模拟方法研究了采油过程中地热能自平衡加热效果,计算了不同产液量和不同泵挂深度时井口出液温度的变化.计算结果表明,用空心抽油杆密封连接而制成的超长重力热管,依靠地热能自平衡加热井筒内流体效果明显,井口出液温度随油井产液量和泵挂深度的增加而升高,且基本上呈线性变化.地热能自平衡加热原油的方式适合于产液量大的深井.     

纳米流体在回路型重力热管中的沸腾传热特性

对回路型重力热管蒸发段中氧化铜-水纳米流体的沸腾传热特性进行了试验,分别讨论了纳米颗粒的质量分数wCuO,工作压力p等参数对沸腾换热系数和临界热流密度的影响.结果表明：母液中添加适当浓度的纳米颗粒可以同时强化沸腾换热系数和临界热流密度;工作压力对沸腾换热系数有显著影响,而对临界热流密度的影响十分微弱;热管蒸发段的临界热流密度随wCuO的增加而增加,在wCuO>1.0%后保持稳定;而沸腾换热系数也随wCuO的增加而增加,在wCuO>1.0%后反而逐渐降低.临界热流密度强化机理主要来自于纳米颗粒在加热表面形成的吸附层;而沸腾换热系数强化与吸附层和纳米流体自身物性变化均有关系.     

热虹吸振荡传热过程非线性特征分析

采用Wolf算法编制相应的计算机程序,对由热虹吸传热实验获得的时间序列数据进行了处理。所提取系统的最大Lyapunov指数,定量描述了传热过程的复杂性和非线性特征,是判断热虹吸传热进入混沌的重要准则,也是实现对热虹吸传热过程混沌进行预测和控制的必要参数。最大Lyapunov指数作为定量描述热虹吸传热过程混沌的重要参数,可以更加客观地反映系统内在的非线性本质特征。     

弦月形通道内热虹吸沸腾强化传热的数值计算

弦月形狭缝通道热虹吸沸腾传热具有明显的传热强化效果 ,以溴化锂水溶液为工质的实验测试表明 ,其传热系数达到5～ 6kW/ (m2 ·K) .基于这种狭缝通道气泡底部薄液膜蒸发机理 ,建立了狭缝沸腾传热组合机理模型 .计算结果表明 ,随着时间的延续 ,膜内温度逐渐趋于线性分布 ;热流密度增大 ,液膜厚度变薄 ;沸腾传热系数随着热流密度的增大而增大 .分析了不同边界及初始条件下的气泡底部液膜蒸发传热特性 ,解释了气泡受挤压变形后气泡底部的液膜厚度减薄是传热效率得到增强的主要原因 .该传热模型的求解结果与实验结果吻合良好 ,说明本模型是合理的     

多排并联分离式热虹吸管的传热特性

通过求解多排分离式热管内部气－液两相流的动量微分方程，得出了内部压力分布规律，对沸腾段和凝结段内的传热机理进行了理论研究，给出了定量的结果，在实验基础上提出了一个预测多排分离式热管传热性能的数学模型，与实验结果比较表明，在预测传热性能是切实可行的。