伴随相变的不互溶二元液体混合物的传热 (一)连续介质中液滴的流体力学和相变过程

本文应用电影摄影技术,对液滴在某一与之不互溶的液体中运动且不断汽化过程的传热及流体力学特性进行了实验研究,并且在理论上对这一过程进行了模型化分析。该模型主要对一个汽化着的泡滴与周围连续介质进行的直接接触传热以及泡滴在连续介质中不断汽化并做相对运动的规律进行了描述。根据这一模型,可以预测任一液滴在连续介质中汽化并运动时的传热速率、汽化速率、泡滴的瞬时大小、速度、位置等重要参数。在计算机上对该模型进行数值计算,其结果能够与放大的照相胶片上得到的实验结果较好地吻合。该理论模型的建立,为进一步研究不互溶二元液体混合物的流动传热奠定了基础。     

微小型多槽平板热管的流动和传热分析及实验研究

对热管内部的流动和传热传质过程建立模型，分析槽道中液体厚度和弯月面的轴向分布，液体和蒸汽的压力、汽-液界面弯月面半径的轴向变化、汽一液界面流动的相互作用以及管壁的轴向导热，通过计算得到热管的外壁面温度分布和传热性能。同时对一种微小型多槽道平板型铜-水热管进行了性能实验，理论计算和实验数据进行了比较，计算方法得到了实验验证。     

CPL蒸发器多孔芯传热传质特性的数值模拟

对不同热流密度下CPL蒸发器多孔芯内相变工质的流动与传热特性进行了数值计算研究．计算所采用的是加入了非饱和传热传质段的三层数学模型．计算结果表明,多孔芯内液相含量的变化十分明显,为将多孔芯的汽液相变区处理为非饱和多孔区提供了充分依据．当热流密度增加时,非饱和区域的厚度开始变薄,且在热流增大到一定程度后,干饱和区域的出现对整个多孔芯的传热传质产生了较大影响．     

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...     

垂直管内载气强化二元混合物沸腾传热

在垂直管内二元混合的流动沸腾传热过程中，引入空气作为载气，改变其传热机理从而强化其传热性能。研究不同质量分数的乙醇水溶液，在不同操作压力，液体流速和载气流速条件下，其平均传热膜系数和壁面过热度的变化规律。分析讨论了载气引入强化沸腾传热各因素的影响并对实验数据进行了关联计算。结果表明，关联式能较好的反映各因素的影响，其偏差在－23％－＋20％之间，平均偏差为8．314。     

电站凝汽器汽相流动与传热特性的准三维数值分析

为了研究凝汽器流动与传热特性沿轴向的变化,文中发展出一个凝汽器汽相流动与传热特性的准三维数值计算方法,应用该方法对一大型凝汽器汽相流动与传热特性进行了数值模拟．计算结果表明,单流程凝汽器冷却水温度沿流向的变化对蒸汽流动与传热的三维特性会产生明显的影响．     

微细通道相变传热动力学特性研究

对微细通道相变传热的动力学特性进行了研究,通过引入汽液固三相分子间产生的不连续压力及Lie对称性分析获得了描述汽液接触界面的微分动力系统,并对0.6mm2mm的矩形微槽进行了实验,获得了压力时间序列,对该序列的功率谱分析表明,在7.39Hz以上的频段,系统出现了混沌,从而表明微通道的高效传热性能与系统的混沌特征有一定的关系。利用所得微分动力系统对本实验的混沌特征进行了模拟,获得了奇异吸引子相图,所得结论与实验结果一致。     

跨临界碳氢二元混合物的水动力学与传热特性实验研究

针对超燃冲压发动机热防护所采用的再生主动冷却技术中的流动不稳定问题,对亚超临界二元碳氢混合物的流动及传热特性进行了实验研究。基于流动方向对水动力学特性影响的实验结果,即水平管路较竖直管路更容易发生静态不稳定现象,研究了水平管内不同混合比例的二元混合物的水动力学及传热特性。结果显示:流动不稳定起始点(OFI)与换热过程极值点对应,说明水动力学特性与其换热过程具有耦合关系;二元混合物的水动力学特性基本规律与纯物质相同,增加易挥发物的比例会使OFI对应的质量流量向更大的方向移动。通过包含3个对OFI有影响的参数的两组无量纲数对混合物流动不稳定起始点进行线性拟合,得到了混合物的静态不稳定区间的起始边界。此项研究将OFI与传热过程进行耦合分析,对预测混合物的流动不稳定边界以及发动机主动冷却技术的通道设计具有参考价值。     

天然气液烃输送管道非平衡汽液相变及两相流动研究进展

天然气液烃(NGL)的主要成分是乙烷、丙烷、丁烷等低碳烷烃。在压力瞬变工况下,储运设备中的NGL汽液相变过程很难在瞬间达到热力学平衡状态,由此引发非平衡、非稳态的汽液两相流动。综述了NGL非平衡汽液相变机理及传热传质速率计算方法、非平衡汽液两相管流数学模型与数值模拟方法的研究进展。指出应着重开展以下三方面的研究:第一是采用实验和理论相结合的方法,探究NGL非平衡汽液相变的微观机理,建立汽液相间非稳态传热传质模型;第二是考虑非稳态传热传质过程与管道压力、温度、流速等参数之间的耦合作用,基于流体力学理论和非平衡态热力学理论,建立伴随非平衡汽液相变的NGL输送管道两相流动数学模型,研究模型的数值求解方法;第三是开发NGL输送管道仿真软件,揭示NGL汽液两相管流参数变化规律,为NGL输送管道的设计、运行和管理提供理论和技术支撑。     

喷淋冷却器内液滴撞击液膜的传热数值模拟

液滴撞击液膜是喷淋冷却过程中的常见现象,利用欧拉多相流模型与连续表面力模型模拟了液滴撞击液膜的传热过程,其中液滴撞击液膜的飞溅规律与实验结果一致.分析了液滴撞击液膜飞溅半径与飞溅高度的变化规律,并进一步分析了撞击速度、液滴直径、液膜深度、壁面温度对液滴-液膜撞击传热量的影响,结果表明增加撞击速度、液滴直径、液膜深度有助于提高喷淋冷却的效果.     

双流程凝汽器汽相流动与传热特性的准三维数值分析

为了掌握大型电站凝汽器的三维汽相流动与传热特性，采用一种准三维数值计算方法对一台双流程凝汽器的汽相流动与传热特性进行了计算与分析．计算结果表明，由于冷却水温度沿冷却水流动方向的变化，第二流程管束的热负荷明显小于第一流程的，并使蒸汽流动产生侧向偏斜，导致流动与传热特性的恶化．在管束布置时，应当采取相应措施减小流场偏斜对凝汽器传热特性的影响．计算结果对凝汽器的合理设计具有重要作用．     

通讯基站分离式热管换热器的传热性能实验研究

通讯基站面临散热不均、散热系统能耗高等问题。分离式热管换热器能替代机房内空调的使用,有效减少基站散热系统能耗。分离式热管换热器传热性能的影响因素有充液率、工质类型和风量等。为了研究不同因素对换热性能的影响,通过理论计算对比分析了理论充液率和实际充液率的差异;搭建实验平台研究了不同充液率下换热器的传热性能变化规律,不同高、中温工质下换热器性能的差异以及室内外风机功率的改变对换热器性能的影响规律。研究发现：使用工质R134a时,最小充液率理论值和实际值的误差为4.74%,换热器最优充液率范围为27.1%～47.9%,且最佳充液率为31.6%,最佳充液率下换热器当量换热系数为909 W/℃;随着充液率的提升,换热器内部相变区域先增大后减小,传热形式由气态工质显热传热为主先变为工质相变潜热传热为主,而后变成液态工质显热传热为主;高温工质不适用于该分离式热管换热器,使用高温工质时,换热器内部无明显相变区域,换热器使用的工质沸点越低,相变区域越大,换热器性能越好,其最佳充液率范围也越大;随着室内、外风机功率增大,换热器性能均先迅速提升而后提升速率减缓,但蒸发器侧由于散热条件较差,提升内风机功率对系...     

圆筒壁和球壁中固液相变强化传热机理分析

为研究固液相变强化传热机理,通过有内热源的稳态导热与固液相变传热之间的比较,对一维圆筒壁和球壁在等温(第一类)边界条件下的导热问题进行了理论分析。揭示了该种情况下固液相变强化传热的机理,推导出以无内热源稳态和瞬态传热速率为基准的相变界面换热强化度的解析表达式。结果表明,当几何尺寸给定时,影响相变界面换热强化度的因素有:相变材料的导热系数、定压比热容、融解热、密度、以及相变温度与接触表面的温度差;且Stefan数及Fourier数越小,相变界面强化传热的程度就越大。     

液相粘性对载气蒸发传热性能影响的研究

载气蒸发是在饱和液体中引入一种惰性气体,它成为汽比中心,使液体的汽化由加热壁面转移到气－液相界面上。载气的引入,降低了壁面液体过热度,同时也强化了传热。本文以空气－水和空气－ＣＭＣ水溶液两种物系,在 φ２５ ｍｍｘ２．５ ｍｍ,长３００ ｍｍ的短垂直管中,在气泡区进行了载气蒸发过程的传热研究,并对载气蒸发的传热机理进行了分析,提出了关联加热管内平均传热膜系数的方程式。     

人工表面上二元液体混合物沸腾传热的研究

本文对二元液体混合物的沸腾传热机理进行了探讨。由于加热表面性质对二元混合物佛 腾给热系数的影响很大,所以用机械方法在加热表面上,做成一些凹孔作为固定的汽化中 心,在此种表面上,可保证在一定的热负荷范围以内,汽化中心数与液体种类、混合物的组 成和过热度三者均无关。选择了乙醇──水,正丙醇──水,苯──甲苯和乙醇──苯四种 二元系统进行沸腾实验并与普通表面上的实验结果作了比较。     

水平管内工质R152a的流动沸腾传热特性研究

采用直流电源加热不锈钢管的方式,设置热流密度为31～73 kW/m²,质量流速为248～460 kg/(m²·s),研究工质R152a于高蒸发温度为60～80℃时在水平管内的流动沸腾传热特性,并将实验结果与文献报道的3个传热关联式的预测值进行比较。结果表明：工质R152a的流动沸腾传热系数随着蒸发温度的升高而减小,随着干度的变化呈现先减小后增大再减小的趋势,质量流速的变化对流动沸腾传热系数的影响较小;3个传热关联式的预测值与实验值的平均绝对偏差均偏大。     

中温碳钢—萘热管传热特性的实验研究

本文实验的基础上，对碳钢－萘热管的传热性能等进行了研究，在加热段内，管内的沸腾传热过程随热负荷的变化大致可分三个区域，即以自然对流为主的沸腾区，核化沸腾区和传热恶区，加热段的沸腾传热热阻随其径向热流密度的变化而改变。文章叙述了，在外界工况改变的情况下，萘热管内传热热阻的变化规律。本文用流体力学和边界层理论对重力试热管冷凝因 液的流动特性进行了分析，对液膜成膜厚度和膜内速度分布进行了论述。认为，在液膜较薄的区域，液膜流动特性较差，最容易造成液膜破断，发生局部传热恶化。在分析讨论中，就萘热管的某些传热特性和水热管进行了对比。     

磁性液体奇异的传热特性

磁性液体相比于传统的传热流体来说具有较高的导热性能和传热性能,其流动和传热过程还可以通过磁场控制,因此,磁性液体为强化传热带来了新的机遇,众多研究学者对磁性液体的传热特性进行了研究.通过对近年来有关磁性液体传热特性方面的研究进行整理和分析,总结了磁性液体导热系数和对流传热的实验研究方法,得到了不同的磁性颗粒参数、温度和磁场等因素对磁性液体传热特性的影响;详细阐述了磁性液体在有无磁场下导热系数的研究结果,并对影响导热系数的机理进行了归纳;阐述了磁性液体的对流传热在实验和数值研究方面的进展;指出了磁性液体在传热特性研究方面的进一步工作方向,并对磁性液体在强化传热和传热设备中的应用进行了展望.     

引入惰气强化对流传热过程研究

引入惰气增强传热具有清洁、增加的压力降小和不干扰流体流动等优点．在传热实验装置的竖直向上矩形管道入口处引入氮气,通过对一般对流传热与引入氮气情况下的传热实验进行对比,考察了引入氮气对传热的增强作用。结果表明：混合对流传热时。传热的增强更加显著,引入惰气对对流传热的增强程度要明显好于对过冷沸腾传热的增强．通过对惰气增强传热的机理进行分析,提出惰气对传热的增强作用,是气泡引起液速增加而产生的湍动增强和气泡滑移而产生的边界层湍动增强这两种机理叠加作用的结果。     

单液滴运动相变模型

在对汽水分离装置中液滴运动过程中的相变现象描述和物理机理解释的基础上,结合压力变化条件下静止单液滴相变模型的基础和液滴运动模型,建立了单液滴运动相变模型。该模型给出了液滴运动过程中,由于流动阻力和局部结构改变造成压力降低,打破汽液相平衡而造成液滴的快速蒸发和汽液相平衡蒸发2个阶段的机理解释和数学表述,与已有结果和理论分析结果均较符合。该模型可以用于液滴在重力分离空间、旋风和旋叶分离器、波纹板分离器等汽水分离装置中运动相变过程中的分离效率计算,衡量液滴相变对汽水分离性能的影响,指导分离装置结构的优化设计。