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相似文献
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1.
万永亮  齐聪  李春阳  韩东太 《化工进展》2016,35(12):3807-3817
目前关于纳米喷泉流动与传热特性及微区域热舒适度方面的研究较少,为了研究其流动与传热机理,本文基于气-液两相流模型和金刚石-乙二醇/水纳米流体高沸点、低冰点等优良特性,在有限柱体空间内建立了一种基于热舒适性的新型高效换热喷泉-“纳米喷泉”,对比研究了金刚石-乙二醇/水纳米流体、水射流工质分别对喷泉流动与传热的影响,同时讨论了纳米颗粒体积分数v和表征流体流动情况的雷诺数(Reynolds,Re)对喷泉流动与传热的影响,分析了局部温度分布、流线分布、平均温度和流体换热量在空间内的变化,并依据ASHRAE 55-1992标准和ISO7730标准对微区域的热舒适度进行了评价。结果表明:随着Re数和v增大,换热强度均得以不同程度地提升,热舒适程度也逐渐增加。Re=1.0×105Re=1.2×105时,纳米颗粒体积分数从0增加至1%的换热强度提升较为明显,前后两种Re数可分别强化1.5%和2.8%;Re=1.4×105时,体积分数从3%增至5%的换热强度可提升11.5%,强化效果最为明显。故较小Re数下,较低组分的纳米流体强化换热效果较好;而在较大Re数下,较高组分纳米流体的强化换热效果更好。  相似文献   

2.
对无限大空间中5根同规格圆管组成的圆管束在管间放置导流器的自然对流换热进行了数值模拟研究。考虑了Ra在103~104范围内,导流器偏转角为0°~60°,圆管间距为2~4倍圆管直径的自然对流换热,分析了5根圆管的局部Nusselt数(Nuloc)和平均Nusselt数(Nuave)。研究结果表明,导流器对管束结构的自然对流换热影响体现在两方面:一是对导流器下方圆管而言相当于障碍物削弱其换热,二是对导流器上方圆管而言隔绝了下方羽状流的影响,从而增强系统的整体换热。在圆管间距较大时,与无导流器的圆管束相比,C1~C4各圆管换热下降趋势明显放缓,并且从C4、C5圆管换热趋势上升,系统整体换热增强。圆管间距S=2D,Ra=103,导流器主要起障碍物的作用,削弱C1~C4各圆管换热,导致系统整体换热下降。当导流器偏转角度为45°时系统换热达到最大值,较无导流器时换热最多有着21%的提升。  相似文献   

3.
为获取高热流、低流速条件下超临界CO2的传热规律,开展了超临界CO2在内径2 mm水平小圆管内对流传热试验研究,并重点探讨了变物性、浮升力和热加速等效应对传热过程的影响。试验参数范围:系统压力7.6~8.4 MPa,质量流速400~500 kg/(m2?s),热通量0~200 kW/m2,流体温度20~60℃,Reynolds数1.2×104~4.3×104。分别采用Gr/Re 2Kv作为浮升力效应和热加速效应的判别因子。结果显示,在高热流低流速工况下,浮升力效应显著(Gr/Re 2 > 10-3),同一个截面处的上壁面传热系数始终小于下壁面传热系数。浮升力效应是高热流低流速工况下传热恶化的主要诱发因素。试验中热加速因子较小(Kv < 8.5×10-7),其效应可以忽略。将试验数据与典型的传热经验关联式作对比,结果表明Liao-Zhao关联式的计算结果与试验结果最吻合。  相似文献   

4.
三角形微通道内纳米流体流动与换热特性   总被引:2,自引:2,他引:0       下载免费PDF全文
刘冉  夏国栋  杜墨 《化工学报》2016,67(12):4936-4943
以去离子水为基液,通过两步法制备出粒子体积分数为0.1%的SiO2、Al2O3、TiO2纳米流体,并分别在流体内添加一定量的表面活性剂以提高其稳定性。利用紫外分光光度计和热物性分析仪,对3种纳米流体稳定性和热导率进行测试。此外,为研究纳米流体在三角形微通道内的流动与换热特性,利用红外热像仪观察通道底面温度分布。结果表明,表面活性剂会对纳米流体吸光度产生影响,且粒子会随着时间的增加逐渐团聚。纳米颗粒的添加可有效提高工质的热导率并强化对流换热,微通道底面温度明显降低,且均温性得到改善。3种纳米流体中,TiO2纳米流体呈现出更加良好的导热和换热性能。  相似文献   

5.
齐聪  李可傲  李春阳 《化工学报》2021,72(4):2006-2017
为了改善传统换热器和换热介质的传热效率,通过两步法制备了不同质量分数(0.1%,0.2%,0.3%,0.4%,0.5%)的TiO2-水纳米流体,发展了不同微肋结构(竖直肋片和环形肋片)的绕流圆柱换热系统,通过实验研究了圆柱表面微肋结构的类型(竖直肋片和环形肋片)及数量(N1(2)=4,6,8)、纳米颗粒的质量分数(ω=0, 0.1%, 0.2%, 0.3%, 0.4%, 0.5%)、Reynolds数(Re=514~1205)对绕流圆柱换热系统的影响。结果表明,纳米颗粒的添加和微肋结构能有效提高传热效率,圆柱表面温度明显降低,其中质量分数为0.4%的纳米流体在竖直肋片数量为6时表现出更好的换热性能。  相似文献   

6.
对带有质热源的方腔内流体传热传质进行数值研究。针对不同RaNcSrDf,探究对称方腔内流体传热传质的分岔特性。结果表明:存在临界Rac使流体流动形态发生转变,当Ra<Rac时,流体流线、温度场和浓度场对称分布;当Ra>Rac时,流体发生偏斜。增大浮升力,流体更易发生分岔现象。增强Soret和Dufour效应可增强传热对称性并增大流体发生分岔的临界Rayleigh数。  相似文献   

7.
The heat and mass transfer of fluid in a square cavity with a solutal and thermal source is numerically investigated. For different Rayleigh numbers, buoyancy ratio, Soret and Dufour numbers, the bifurcation characteristics of heat and mass transfer in a symmetrical square cavity are studied systematically. The results show that there is a critical Rac for onset of bifurcation that changes the fluid flow pattern. When Ra < Rac, the streamline, temperature and concentration are symmetrically distributed; when Ra > Rac, the transition from a symmetrical state to a stable asymmetric state is observed. The fluid is more prone to bifurcation with increasing of buoyancy. An increment to the Soret and Dufour effects enhances heat transfer symmetry and increases the critical Rayleigh number for breaking symmetry.  相似文献   

8.
随着电子工业的快速发展,传统换热工质由于其较低的热导率已无法满足越来越高的换热需求。另一方面,传统的换热工质受限其相对较窄的液程范围而无法使用于复杂的温况或特殊的工作条件。低共熔溶剂(DESs)具有与离子液体相似的低饱和蒸气压、高沸点及强稳定性等优势,在传热领域具有巨大的潜力。制备了以尿素/氯化胆碱低共熔溶剂体系为基液,石墨烯、Al2O3、TiO2三种纳米粒子填充的纳米流体,研究了黏度、热导率等热物性与纳米粒子和基液组成之间的关系,并系统地研究了纳米粒子结构对其稳定性的影响。实验结果表明,纳米粒子的填充会在一定程度上增加基液的黏度,其中石墨烯填充的纳米流体的黏度增加最大。此外,石墨烯能显著提高DESs的导热性能,其中6%(质量)石墨烯纳米流体热导率相比基液可增加29.0%。  相似文献   

9.
通过实验的方法收集了不同温度下纯尿素和尿素/TiO2混合物热解后的固体残留物,使用红外光谱(IR)及气相色谱质谱联机(GC-MS)方法对这些热解残留物进行成分分析;使用热重-红外联机(TG-FTIR)技术研究尿素及三聚氰酸在有无催化剂TiO2的情况下的热解特性及气体产物的生成规律;根据Coats-Renfern方法对尿素热解第一阶段的非等温热失重率曲线的数据进行动力学研究,建立动力学方程。结果表明,100~250℃的尿素热解残留物中主要为尿素和缩二脲,300~400℃的尿素热解残留物中主要为三聚氰酸等含氮杂环有机化合物;锐钛型TiO2能促进尿素和三聚氰酸的热解反应,缩短其反应进程,HNCO与水蒸气在TiO2表面易发生反应;尿素第一阶段热解的反应级数为2,单独热解时活化能为113.25kJ/mol,指前因子A为2.01×1011min-1,在催化剂TiO2的作用下,活化能E为77.42kJ/mol,指前因子A为4.82×107min-1。  相似文献   

10.
采用格子-玻尔兹曼方法(LBM)构建了考虑表面张力影响下封闭腔体内加热圆柱外自然对流数学模型。在分别对自然对流与表面张力模型模拟验证的基础上,探究了液固表面张力与重力场下浮升力同时作用下加热圆柱外流体自然对流的传热特性。结果表明,在给定Ra数下(103Ra≤106),随着表面张力的增大(Oh数减小),封闭腔体内管外自然对流扰动会加剧,流型会变复杂,壁面换热效率有明显提高。在Ra数为105,长度比(加热圆柱半径和方腔长度之比)为1/10情况下,加入表面张力σ=0.076302N/mm(Oh=0.122),腔体左侧壁面平均努塞尔数和加热圆柱壁面与未加表面张力相比分别提高了93.5%和60.35%。当表面张力大小和自然对流的浮升力相当时,此时的流场波动更加明显剧烈,在一定范围内增大浮升力反而减弱换热。  相似文献   

11.
建立了以水分子为基础液、以铜纳米颗粒为悬浮粒子的纳米流体模型,利用分子动力学模拟方法对纳米颗粒的微运动行为进行分析。研究发现纳米颗粒在基础液中具有高速的随机旋转与平移运动,旋转运动的角速度为1×109~1×1010 rad·s-1,平移运动的速度为1~10 m·s-1。纳米流体速度分布与温度分布主要区别于单相基础液的位置在近壁面附近,纳米流体无论是速度梯度还是温度梯度均比单相流体的情况大,其主要原因是纳米颗粒在基础液中的随机运动,而改变的流体速度特性又会进一步影响传热过程。  相似文献   

12.
通过热重实验研究N2气氛下升温速率对索氏提脂后的小球藻热解特性的影响,利用管式炉在N2气氛下快速热解实验得出:在400℃时,小球藻热解转化率最高,生物油产率达57.6%,热解气为10%。采用等转化率方法FWO和KAS法对藻渣热解动力学进行分析和比较,结果表明:藻渣热解的主要热解阶段为25~800℃,可分为3个阶段,藻渣的DTG曲线存在两个失重峰,且随着升温速率提高,TG和DTG曲线都向高温区偏移,最大失重速率和残余固体质量都增加。N2气氛条件下藻渣的主要热解阶段表观活化能和指前因子分别为228.46 kJ/mol和2.49×1021 min-1,此阶段下FWO法和KAS法均能很好模拟藻渣热解数据,线性拟合相关系数(R2)均在0.96以上,最佳热解函数为dα/dT=2.49×1021/β exp(-228.46/(RT))(1-α8。  相似文献   

13.
在均匀加热条件下,开展了超高参数二氧化碳在垂直上升管中的传热特性实验研究。实验段内径为10.0mm,实验参数范围:压力p=8.21~20.6MPa,热流密度q w=95~300kW/m2,质量流速G= 1000~1232.5kg/(m2·s)。分析了入口温度、压力和热流密度对传热的影响规律。实验结果表明,在热流密度、压力和质量流速一定的条件下,入口温度对传热有明显影响,当T in<T pc时,在拟临界温度前壁温出现峰值,达到峰值点随后又逐渐下降,即传热出现了恶化现象。但是当T in>T pc时在同样的工况下,壁温沿着主流焓值单调上升,无明显的壁温峰值出现,这意味着传热恶化只发生在T in<T pc时。在T in>T pc的超临界工况下,压力和热流密度对传热的影响较小,工质遵循单相强制对流换热。将实验数据与选取的典型传热关联式作比较,结果显示,经典的D-B单相湍流对流公式计算的换热系数和壁温已达到了满意的预测精度。  相似文献   

14.
The coupled substitution of Bi3+ for Pb2+ and B3+ for Ge4+ was successfully achieved in ferroelectric Pb5Ge3O11. Large single crystals of optical quality were grown from the melt. Deterioration of the crystal quality could not be observed within a period of two years under ambient conditions. The dielectric permittivity εr, electric conductivity p and pyroelectric coefficient γ are investigated as a function of temperature. The room temperature data (εr = 43, γ = 2.4·10-4Cm-2 K-1, p = 7·107 Ω, volume specific heat s = 2·106 Jm-3K-1) show the usefulness of Pb5-xBixGe3-xBxO11 around x = 0.1 as a material for pyroelectric thermal detectors operating at room temperature. Also the difficulty of producing lead germanate silicate mixed crystals in the size and quality needed for vidicon applications is overcome by additional replacement of some Pb and Ge by Bi and B.  相似文献   

15.
沈中将  虞斌 《化工进展》2015,34(6):1595-1601
利用有限体积法对冷热圆管在封闭方腔内不同垂直位置的自然对流现象进行了数值研究。讨论了瑞利数Ra和冷热圆管间距δ对方腔内自然对流流动与换热的影响, 其中瑞利数的变化范围为103~106, 圆管间距变化范围为0.3~0.6。为了揭示冷热圆管间的相互作用和圆管与方腔间的相互作用对自然对流换热与流动的影响规律, 比较分析了热圆管在上、冷圆管在下和热圆管在下、冷圆管在上两种情形下冷热圆管、方腔的自然对流换热能力的差异。研究表明:瑞利数的改变, 对方腔内温度场分布和涡流结构有显著影响;热圆管在下、冷圆管在上这种情形更有利于自然对流换热的进行;增加圆管间距δ, 热圆管和方腔的换热能力增强, 但冷圆管的换热能力却有所减弱。研究结果为核电站安全壳非能动余热排出系统的性能研究提供了理论依据。  相似文献   

16.
The wettability of the membrane surface has shown obvious influent on the separation performance of the membrane. In this work, a hydrophilic PDA-[PDDA/TiO2]+Cl- membrane was prepared by a one-step codeposition of poly(diallyldimethylammonium chloride) (PDDA) polyelectrolyte solution containing positively charged TiO2@ PDDA nanoparticles with the assistance of dopamine (DA). Such positively charged membrane can be transformed into a hydrophobic membrane PDA-[PDDA/TiO2]+PFO- via the counterion exchange between Cl- and PFO- (perfluorooctanoate). The transformation between hydrophilicity and hydrophobicity is reversible. For both hydrophilic and hydrophobic membranes, the nanofiltration performances were respectively investigated by the aqueous solution and ethanol solution of dyes including methyl blue (MB), Congo red (CR) and Evans blue (EB), and as well metal salt aqueous solution. The consecutive running stability and anti-fouling performance of both hydrophilic and hydrophobic membranes were explored. The results revealed that both membranes showed high nanofiltration performances for retention of dyes in (non)aqueous solution. For the hydrophilic membrane, the rejection of salts in a sequence is MgSO4 > Na2SO4 > MgCl2 > NaCl. Moreover, both  相似文献   

17.
Structural control and element doping are two popular strategies to produce semiconductors with surface enhanced Raman spectroscopy(SERS) properties. For TiO_2 based SERS substrates, maintaining a good crystallinity is critical to achieve excellent Raman scattering. At elevated temperatures(N600 °C), the phase transition from anatase to rutile TiO_2 could result in a poor SERS performance. In this work, we report the successful synthesis of TiO_2 nanowhiskers with excellent SERS properties. The enhancement factor, an index of SERS performance, is 4.96 × 10~6 for methylene blue molecule detecting, with a detection sensitivity around 10~(-7) mol·L~(-1).Characterizations, such as XRD, Raman, TEM, UV–vis and Zeta potential measurement, have been performed to decrypt structural and chemical characteristics of the newly synthesized TiO_2 nanowhiskers. The photo absorption onset of MB adsorbed TiO_2 nanowhiskers was similar to that of bare TiO_2 nanowhiskers. In addition, no new band was observed from the UV–vis of MB modified TiO_2 nanowhiskers. Both results suggest that the high enhancement factor cannot be explained by the charge-transfer mechanism. With the support of ab initio density functional theory calculations, we reveal that interfacial potassium is critical to maintain thermal stability of the anatase phase up to 900 °C. In addition, the deposition of potassium results in a negatively charged TiO_2 nanowhisker surface, which favors specific adsorption of methylene blue molecules and significantly improves SERS performance via the electrostatic adsorption effect.  相似文献   

18.
李钰冰  杨茉  陆廷康  戴正华 《化工学报》2019,70(z2):130-137
以火灾为背景,对一个带有质热源的方腔进行了研究。针对不同Ra,浮升力比Nc,SrDf,探讨了腔内流体的传热传质规律及其非线性特性。结果表明,存在临界Rac使流体流动由导热驱动流动转变为对流驱动流动,随着Ra增大质热源表面传热传质强度增加,流体由稳态流动转为振荡流动。当Nc>-1时,对流传热系数和对流传质系数增大,流体由稳态转化为倍周期振荡,最后转化为混沌。增大SrDf可增强传热传质能力。  相似文献   

19.
刘占斌  何雅玲  王坤  马朝  姜涛 《化工学报》2019,70(9):3329-3336
超临界CO2工质在太阳能热发电系统中的应用能够有效提升整个系统的效率、紧凑性和环境友好性,因此有必要优化超临界CO2用太阳能集热器的综合性能。提出了泡沫材料有效热导率新的预测模型,并研究了不同泡沫材料填充方式对集热管内超临界CO2流动与换热性能、管壁温度分布的影响规律。结果表明,环形填充方式(沿管内壁填充)的流动换热综合性能指标(j/j c)/(f/f c)1/3最优,净吸热量最大,管壁最高温度最低且温度分布最均匀。  相似文献   

20.
The production and decay of singlet molecular oxygen (1O2) in TiO2 photocatalysis were investigated by monitoring its phosphorescence under various reaction conditions. First, the effects of additives such as KBr, KSCN, KI, H2O2, and ethanol on the amount of 1O2 produced by photo excitation of P25 TiO2 were measured. The same additives were employed to investigate the effect on the amount of O2 produced. Comparison between the effects on 1O2 and O2 suggested that 1O2 is formed by the electron transfer mechanism, the reduction of molecular oxygens to O2 by photogenerated electrons and the subsequent oxidation of O2 to 1O2 by photogenerated holes. The formation of 1O2 decreased at pH < 5 and pH > 11, indicating that the intermediate O2 is stabilized at the terminal OH site of the TiO2 surface in the pH range of 5 < pH < 11. Eighteen commercially available TiO2 photocatalysts were compared on the formation of 1O2 and O2 in an aqueous suspension system. The formation of 1O2 was increased with decreasing size of TiO2 particles, indicating that a large specific surface area causes a higher possibility of reduction producing O2 and then a large amount of 1O2 is formed. The difference in the crystal phase (rutile and anatase) did not affect the formation of 1O2.  相似文献   

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