表面多孔涂层管强化传热技术研究

设计了以烧结法制备铜表面多孔层的工艺过程，并以丙酮作为介质，测试了所制备的多孔表面强化管的传热性能．结果表明，表面多孔管显著地强化了沸腾给热．以０．０７４～０．０４６ｍｍ紫铜粉和Ｒ粉的复合粉烧结多孔管为例，当热通量为２．００×１０４～６．８５×１０４ｋＪ／（ｍ２·ｈ），沸腾给热系数可达２．２３×１０４～５．２８×１０４ｋＪ／（ｍ２·ｈ·℃），比普通光滑管提高８～２４倍；总传热系数可达３８００～６２３６ｋＪ／（ｍ２·ｈ·℃），比普通光滑管提高０．７～６倍     

烧结型多孔表面管强化沸腾传热的研究

在前人研究的基础上,本文根据沸腾换热、多孔物质内传热传质及毛细管中两相流的理论及实验,提出了烧型多孔表面沸腾换热的改进模型,再据此而得到新的烧结型多孔表面泡态沸腾换热关联式,与实验结果比较,偏差在士30%以内。关联式适用于F-11,F-12,F-22,F-113,F-114。     

表面多孔涂层对强化凝结换热的影响

为探讨新的强化凝结换热的方法,考虑多孔层界面液体间的剪切效应,建立了蒸气在具有多孔涂层倾斜表面膜状凝结换热的物理数学模型。数值计算结果表明：在一定范围内,表面过冷度、多孔涂层的厚度、渗透率和有效导热系数的增大都不同程度地强化凝结换热,表面倾角引起的彻体力的变化对强化凝结换热的影响很大。与Ｎｕｓｅｌｔ理论预示值对比显示：多孔涂层具有明显的强化膜状凝结换热的作用,而多孔层的弥散作用是强化凝结换热的主导因素。多孔涂层特征参数的优化研究可为进一步的实验研究提供理论指导。     

化学腐蚀表面多孔管的池沸腾传热研究

本文以水为工质，研究了常压下化学腐蚀表面多孔管的池沸腾传热性能．结果表明，该表面多孔管的沸腾传热性能十分优异，在试验的沸腾温差下，表面多孔管的沸腾传热系数达光滑管的近１０培．同时综合分析了该管强化沸腾传热的机理，预测了工业应用的前景．     

多孔涂层对超流氦换热的传热强化作用

采用简单的对试件涂多孔层的手段，强化固体与超流氦之间的换热，利用超流氦的的热力效应使试件多孔层内部的超流氦建立压力增量，使液氦过冷，从而获得加压（过冷）超流氦的传热性能，选择了医用多孔细菌过滤片，石膏粉以及石膏矾土混合物为多孔材料，在ＲｈＦｅ和Ｃｕ丝上进行了传热实验，强化效果十分明显。     

高效沸腾传热强化表面的研究

本文报道了肋形隧道机械加工表面多孔管(JK—2管)单管管外池沸腾实验。实验工质为R—113和R—11。实验结果表明:对R1131质,JK—2管沸腾给热系数比光滑管高2.5～15倍,临界热负荷高约100%;对工质R—11,JK—2管的沸腾给热系数比光滑管高1～10倍;与机械加工表面多孔管(JK—1管)相比,在工质R—11和R—113中,沸腾给热系数高20%～150%。并建立了一个预报值与实验值误差在±15%以内的准数关联式。     

换热器中强化传热表面传热性能的评价

以热力学第二定律为基础，在熵产分析的基础上提出了新的传热性能评价判据－强化传热性能因素。     

螺旋槽管强化传热机理及性能的数值研究

基于Fluent对9根具有不同结构参数的单头螺旋槽管进行了数值研究,得到了螺旋槽管内流体速度和温度分布,从微观上说明了螺旋槽管强化传热的机理。数值计算结果表明,在研究的雷诺数Re范围内(10 000~45 000),螺旋槽管的努塞尔数Nu是光管的1.34~2.01倍;阻力系数f是光管的2.01~6.40倍;Nu和f随槽深e的增加而增加,随节距p的增大而减小。螺旋槽管传热的综合性能明显优于光管,在换热面积和泵功率消耗相同的情况下,综合性能最好的2#管可使换热量提高14%~19%。     

单头“W”形螺旋槽管强化传热机理研究

单头“W”形螺旋槽管是在螺旋槽管的基础上开发出的一种新型强化管。本文研究了各种结构参数对流动和紊流换热特性的影响,从理论上探讨了其强化传热机理,并和实验结果进行了比较,结果表明此管的性能明显优于光滑管,在p/e=10～14范围内且具有小螺距和适当槽深的单头“W”形螺旋槽管的综合性能是最优的。     

烧结型多孔管在NaCl溶液中的传热与结垢特性

采用强化传热因子、临界循环量和临界结垢浓度等分析方法,研究了烧结型白铜多孔管与白铜光滑管在NaCl溶液中的传热与结垢特性。建立了多孔管在NaCl溶液沸腾传热过程中气泡努塞尔数与气泡雷诺数、普兰特数和溶液浓度之间的关联式。结果表明:与光滑管相比,烧结型多孔管在不同浓度的溶液中都能明显提高其沸腾传热系数,最大可达到3.3倍。NaCl溶液的质量分数只要低于临界结垢质量分数,多孔管都具有抗垢性能。该关联式与实际情况相符,能较好地预测多孔管在NaCl溶液中的传热性能。     

同轴换热器内流动与换热的实验研究

采用实验的方法以水为介质研究了同轴换热器内的流动与传热,Re为3×104～10×104.对具有不同螺距两根内管管内的摩擦阻力及同轴换热器整体换热性能进行了实验研究,研究表明:管内摩擦自力系数是相同情况下圆管的3～3.5倍.采用数值计算的方法揭示了同轴换热器管内外流场特征.     

土壤－植物－大气复合系统内水热迁移特性

通过对非饱和土壤内部热、水、气耦合迁移特性，植物根系吸水特性及植物蒸腾的描述，建立了反映土壤－植物－大气复合系统内温度、水分、含气量等的动态变化过程的一般数学模型．作为一个算例，还用该模型对利用地下多孔埋管引入冷凝水来加热与灌溉土壤的效果进行了数值模拟．模拟结果一方面反映了模型的可行性，另一方面亦为植物生长的热物理环境的优化设计提供了依据．     

管壳式冷凝器内低螺纹管的凝结传热模型

以蒸气在垂直壁面和水平圆管上的凝结传热特性为基础，建立了蒸汽在基管，翅片及翅顶上的凝结传热模型，对影响低螺纹管传热的结构参数翅片间距，翅片夹角以及当量翅高进行了计算分析，进而建立了低螺纹管管簇的凝结传热模型，得出了低螺纹管管簇的平均冷凝传热系数与管排数和管列数之间的关系式。     

COSINE型纵槽管的冷凝传热研究

本文在V型纵槽管冷凝传热研究的基础上,进行了Cosine型纵槽管的传热研究.在理论分析与实验研究的基础上得到了传热系数和传热面积的计算公式.对所得结果比较后,作者建议以单位温度差传热速率进行这一类纵槽管的传热计算及作为评价其传热效果优劣的判据.这种作法较之过去的传统作法(传热系数法)远为优越.     

新型强化传热管——抑泡孔管的管束传热实验

实验研究了抑泡孔管管束的排列方式、管间距、加热管子根数、热负荷大小、沸腾工质物性等因素对抑泡孔管管束沸腾传热性能的影响规律。实验结果表明,抑泡孔管束与光管束、低肋管束的沸腾传热性能截然不同,而与机加工多孔管束和烧结粉末表面管束有某些相似之处。管束中的沸腾管数增加,有轻微恶化传热的趋势;高负荷时这种趋势更明显;管间距直径比的变化对管束特性影响不显著;乙醇为工质时,管束排列方式和热负荷大小等对沸腾传热的影响甚微。     

19.05 mm强化管管外冷凝换热的试验研究

随着能源短缺问题的日益突出,节能环保受到人们的重视.工业上使用的换热设备,其性能的优化也受到各行业的重视.建立一套集沸腾和冷凝于一体的水平单管管外凝结换热试验装置,针对直径19.05 mm的强化管,对不同制冷剂管外凝结换热进行试验研究.通过试验分析可知：不同水流量,强化管的总体传热系数随着管入口冷却水温的上升而逐渐升高;在一定的冷却水温度下,强化管的总传热系数随着冷却水流量的增大而逐渐升高;相同工况下,R410A传热系数比R134a高出约1.28%～3.39%;凝结换热饱和温度越高,凝结传热系数越小.     

细竖管内流动凝结的换热特性

为探讨小尺度条件下管内流动凝结换热的特性,针对１～５ｍｍ的细圆管,考虑凝结液膜的弯曲、气液界面剪切力与液膜表面张力的影响,建立起柱坐标系下竖直管内受迫流动凝结换热物理数学模型;利用数值求解的结果,对小尺度条件下管内凝结换热的规律进行预测性分析．研究表明,细管径条件下,气液界面切应力与液膜表面张力对流动凝结过程的影响增大,使重力的影响处于相对微弱的地位;与Ｎｕｓｓｅｌｔ换热关联式的预示值相比,小尺度圆管有明显的强化凝结换热的效果．上述结果有助于深化对小尺度下凝结换热规律的理解     

多孔壁面沟槽的犁切-热处理成形机理

多孔壁面沟槽具有良好的强化传热能力,但该结构制造困难,为此,文中提出了犁切-热处理技术.该技术首先利用犁切工艺,在铜管内表面加工出沟槽;然后在氢还原氛围下进行热处理,使沟槽表面产生多孔层.文中还采用扫描电子显微镜观察了该结构的表面形貌;结合塑性成形理论和热处理空位跃迁理论,分析了该结构的成形机理.结果表明:采用犁切-热处理技术可成功地制造出多孔壁面沟槽;在热处理温度的推动和氢病的综合作用下,犁切时沟槽壁面表层金属产生的微裂纹和晶格缺陷是产生多孔层的主要原因.文中通过金相分析证实了以上结论.