对Ⅴ型垂直沟槽管的冷凝传热的进一步分析与最佳P/H值的探讨

本文参照Ｇｒｅｇｏｒｉｇ关于沟槽管冷凝传热的概念和Ｎｕｓｓｅｌｔ的经典分析方法，对前文提出的模型做了改进，提出了新经验计算式。根据冷凝传热膜系数αｍ及传热面积Ａ随Ｐ／Ｈ值（Ｐ为沟槽间距，Ｈ为槽深）变化的特点，提出了“单位温差传热速率”ｋｓ（或称“有效面积传热系数”，ｋｓ＝αｍＡ），用以分析与计算Ｖ型沟槽管冷凝传热的方法，对九种不同Ｐ／Ｈ值的Ｖ型沟槽表面冷凝传热进行了计算与实验研究，证实了Ｖ型沟槽管的最住Ｐ／Ｈ值为２。     

燕尾形轴向槽道热管的蒸发冷凝传热特性

建立了燕尾形轴向槽道热管蒸发和冷凝薄液膜传热特性理论模型,并对模型进行了数值求解.对蒸发薄液膜区液膜厚度、接触面温度和热流密度分布进行了分析,给出了汽液接触面蒸发/冷凝传热系数沿轴向的变化.研究表明:在蒸发薄液膜区域,薄液膜厚度沿槽壁方向呈线性增加;汽液接触面的温度在起点几乎和壁面温度相同,随着薄液膜厚度的增加而迅速降低;在薄液膜的起始段,热流密度快速达到最大值,随即迅速减小.蒸发段的蒸发传热系数大于冷凝段的冷凝传热系数,蒸发/冷凝传热系数在整个绝热段并不都为零.同时,通过实验验证了模型的正确性.     

Cu—BTA低能表面强化冷凝传热研究

在铜基表面上制备出Ｃｕ－ＢＴＡ低能表面，经实验证明已稳定实现了水蒸汽滴状冷凝过程，其寿命已达２０００ｈ以上，实验还证明该表面对乙醇及乙二醇蒸汽的冷凝有强化作用，其冷凝传热系数可提高２０％，对该表面维持低表面能寿命的物理构型进行了分析，为今后该种表面的制备提供参考。     

带有疏液盘的V型垂直沟槽管的冷凝传热研究

本文在原来关于垂直降膜冷凝传热研究的基础上,为进一步强化冷凝传热,在V型垂直沟槽管上和光滑管上加装了倾斜式疏液盘,对流体力学与传热过程进行了理论与实验研完。对不同盘间距的沟槽管与光滑管进行了实验,探讨了最佳盘间距的问题。在模型与实验的基础上,提出了带盘沟槽管的冷凝传热计算式。计算与实验均表明,垂直冷凝表面加装疏液盘后,传热膜系数会有显著提高。     

Cu－BTA低能表面强化冷凝传热研究

在铜基表面上制备出Ｃｕ－ＢＴＡ低能表面；经实验证明已稳定实现了水蒸汽滴状冷凝过程，其寿命已达２０００ｈ以上．实验还证明该表面对乙醇及乙二醇蒸汽的冷凝有强化作用，其冷凝传热系数可提高２０％．对该表面维持低表面能寿命的物理构型进行了分析，为今后该种表面的制备提供参考．     

沿不同垂直表面进行层流膜状冷凝的研究

本文采用四种不同垂宜表面,在温差变化的条件下,进行水蒸汽在管外作层流膜状冷凝,管内冷却水作强制对流的传热实验。并就层流膜状冷凝的特点进行探讨,为较低温差下的冷凝传热的强化提供一些实验数据和理论分析。 本文参考Faghri,M.[1]的基本方法,对所做实验的沟槽管进行了分析,得到了管外冷凝水蒸汽,管内冷却介质逆流流动时,温度沿管长的分布关系式。并用实验结果进行对比和修正,同光滑管的相应结果进行了比较。 一、实验内容和结果1.内容和装置 四种垂直表面分别为光滑、粗糙、沟槽和带吸液芯的沟槽表面。粗糙表面是具有多孔性金属涂层的…     

循环流化床床层与壁面间传热特性的模拟分析

利用已建立的数学模型，对循环流化床床层与壁面间的传热特性进行了预测．分析了床层密度、床层温度、流化速度、颗粒粒径以及壁面长度等设计和运行参数对传热系数的影响．结果表明，床层密度越大或温度越高，传热系数越大；而颗粒粒径越大或壁面长度越大，传热系数越小；流化速度对传热系数则影响不大．     

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.     

循环流化床床层与壁面间传热特性的模拟分析

利用已建立数学模型，对循环流化床床层与壁面间的传热特性进行了预测，分析了床层密度，床层浊国度、流化速度，颗粒 径以及壁面长度等设计运行参数对传热系数的影响。结果表明，床层密度地越大或温度越高，传热系数越大；而颗粒粒径大或壁面长度越大，传热系数越小；流化速度对传热系数则影响不大。     

三角形沟槽旋成体表面减阻性能的数值模拟

基于仿生微小非光滑表面具有减黏降阻特性的基本思想,在高速转动旋成体表面布置不同深度和间距的三角形沟槽.采用RNGκ-ε模型对其三维流场进行模拟,分别计算表面光滑旋成体与表面具有三角形沟槽的旋成体壁面阻力系数,对比两者壁面剪应力大小可知,将三角形沟槽布置于高速旋转的旋成体表面,可降低旋成体在高速转动时壁面的空气阻力,从而降低动力消耗,并且沟槽深度和间距均对旋成体壁面阻力产生不同影响.与光滑旋成体相比,三角形沟槽旋成体最大减阻率为12.060%.     

翅片管与空气—水蒸汽混合气间传热规律研究

本文研究水蒸汽重量百分含量为10－35％的空气－水蒸汽混气纵向流过翅片管时，翅片管与空气－水蒸汽混合气间的对流传热。研究表明，由于水蒸汽在翅片面上的冷凝，翅片管与空气－水蒸汽混合气间的对流传热系数高于翅片管与干气体间的对流传热系数，并且翅片间距越大，水蒸汽冷凝使对流传热系数增加的程度越大。从理论上对实验现象做出了较好的解释，并给出子有冷凝发生时，翅片管与空气－水蒸汽混合气间对流传热系数的关联式。     

实现水蒸汽滴状冷凝的表面材料研究

分别采用离子注入，等离子体聚合和动态离子束混合注入技术在黄铜管外表面制备了具有低表面能的非晶态离子注氮合金，聚六氟丙烯和聚四氟乙烯表面，实现了水蒸汽在常压下的滴状冷凝，实验结果表明，各种表面均能提高冷凝传热系数约２０倍，由于不同技术制备的表面形成滴状准凝的机制不同，各具有不同的特性，分析讨论了各种技术制备低表面能表面的特点及其应用前景。     

制冷系统冷凝器特性研究

研究了制冷系统中冷凝器的工作特性．说明了冷凝器传热系数受日益增厚的水侧水垢的影响程度．用热力特性程序对氨单级系统进行模拟、建立冷凝温度(或冷凝器负荷)随外在参数的变化关系、研究传热系数随外侧水垢的变化关系、传热系数变化对冷凝温度和冷凝负荷的影响、借助冷凝温度随制冷系数COP的变化关系来研究水垢增加对系统热力特性的影响．     

竖直管道内强迫循环下非凝性气体对蒸汽冷凝的影响

非凝性气体对蒸汽冷凝具有重要影响作用,能够大大增加蒸汽冷凝过程的传热热阻,减小传热系数。为研究非凝性气体对竖直管道内蒸汽冷凝的影响,基于Nusselt理论建立了强迫循环条件下蒸汽冷凝的传热传质类比模型。将模型的计算结果与实验数据进行了对比,结果表明:模型能够准确地预测竖直管道内蒸汽冷凝传热系数。模型中非凝性气体为空气,空气的入口质量分数对蒸汽冷凝传热系数具有较大影响。当入口空气的质量分数从8.73%到22.45%变化时,入口处冷凝传热系数从4.8kW/(m~2·K)到1.2kW/(m~2·K)变化,且沿着管道轴向冷凝传热系数逐渐减小。当入口温度从100℃到140℃变化时,传热系数逐渐减小。该研究表明非凝性气体的种类、质量分数和入口温度为影响蒸汽冷凝传热的重要因素。     

亚音速飞行器壁面沟槽减阻研究与应用

固/气界面间强烈的剪切作用是亚音速飞行器壁面摩擦阻力产生的主要原因。该文基于k-ε湍流模型及动态网格划分技术,研究沟槽内微漩涡流动特性、沟槽结构对表面受力影响及沟槽内局部压力场及压差阻力的产生原因;以壁面阻力系数为计算目标,对沟槽形貌构型优化,获取亚音速飞行时具有最佳减阻效果的壁面沟槽形貌构型参数。在中国航天某研究院FD06风洞进行试验,试验结果表明:亚音速飞行器壁面沟槽结构可显著降低壁面阻力系数。Ma=0.4时,壁面摩擦阻力由1.7N降低为0.908N,减阻率为45.57%;Ma=0.8时,减阻率为13.5%;Ma=0.9时,减阻率为18.4%。     

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。     

仿生二级微沟槽表面减阻特性数值模拟

快速游动的鲨鱼,其皮肤表面布满沿流动方向的沟槽,这种沟槽能够减小鲨鱼游动过程中的阻力。通过仿生技术人们设计了一系列具有单一尺度的沟槽结构,如V型、L型、U型等(定义为原始沟槽),并获得了一定的减阻效果。然而通过仔细观察,发现鲨鱼皮肤表面的沟槽并非是单一尺度的。根据这一启发,通过在原始V型沟槽顶部两侧增加小尺度三角形突起,设计了一种二级沟槽表面。利用RNGk-ε湍流模型,对原始V型沟槽和二级沟槽表面进行了流场分析。讨论了在不同雷诺数的情况下,两种沟槽壁面对湍流边界层内速度分布、沟槽壁面切应力及减阻效果的影响。计算结果表明,在一定雷诺数范围,原始V型沟槽最佳减阻4.6%,二级沟槽结构最佳减阻8.07%,二级沟槽减阻效果明显优于原始V型沟槽。二级沟槽表面能够更有效地抑制边界层内湍流流动,减小了流体流动的黏性阻力,具有更好的减阻效果。     

加工参数对热柱蒸发端微沟槽形貌的影响

犁切挤压加工的微沟槽具有很好的强化沸腾及冷凝效果。提出了热柱蒸发端微沟槽加工的实验过程,建立了犁切挤压刀具加工微沟槽的有限元模型。利用deform软件模拟犁切挤压刀具加工热柱蒸发端的正交微沟槽,分析了微沟槽的成形机理。结果表明犁切挤压深度和进给量对微沟槽表面形貌有很大的影响。在加工环状沟槽时表面形成了U形沟槽及V形沟槽。最后加工径向沟槽时表面形成了正交的中间凹陷四周隆起的微沟槽。     

表面活性剂与纵向微沟槽协同减阻实验研究

根据表面活性剂溶液发生减阻时可放大近壁湍流涡尺度的特性,以及纵向微沟槽通过约束近壁流向涡运动实现减阻的机理,指出了两者在减阻机理上存在互补的可能性,并对两者的协同减阻性能进行实验研究验证,分析两者的协同强化减阻机理。通过研究0.22 mmol/L表面活性剂CTAC/NaSal溶液在两种不同尺寸的纵向壁面微沟槽通道内的变温度协同减阻性能,发现20℃时溶液能在纵向微沟槽的作用下强化减阻性能,最大减阻率从光滑通道的66%分别增大到G1沟槽的71%和G2沟槽的74%;减阻溶液的临界雷诺数及临界温度在G1沟槽通道内比在G2通道内小,但在G2沟槽通道内则与光滑通道的基本相同;微沟槽的减阻尺寸在减阻溶液中得到了放大;表面活性剂与纵向微沟槽的协同强化减阻机理在于表面活性剂放大了近壁湍流涡尺度,使微沟槽能约束住更多的近壁流向涡,同时也使微沟槽能在更高雷诺数下仍有减阻强化性能。     

大量不凝性气体存在时不同润湿性管束对流冷凝传热实验研究

为了实现工业中大量不凝性气体存在场合下蒸气的高效冷凝传热,建立了混合蒸气水平管束外对流冷凝传热实验系统,通过化学刻蚀与自组装方法对光管管束、2D肋管管束和3D肋管管束进行疏水与超疏水表面改性处理。当大量不凝性气体存在时,对不同润湿性管束表面的冷凝形式及管束间冷凝液流型进行可视化观测。实验研究了冷却水流速、混合蒸气流速、水蒸气体积分数等因素对不同润湿性的冷凝式换热器对流冷凝传热系数的影响,并分析不同水蒸气体积分数条件下管束效应的影响。通过实验研究发现,当大量不凝性气体存在时,冷凝液在管束间形成滴状流,水蒸气体积分数对不同润湿性的冷凝式换热器的对流冷凝传热特性影响显著,随着管排数增加,对流冷凝传热系数增大,管束效应对超疏水光管管束的强化作用最大,当水蒸气的体积分数约为11%时,9排超疏水光管管束的对流冷凝传热系数是单排的1.53倍,而当水蒸气体积分数约为23%时,9排超疏水光管管束的对流冷凝传热系数是单排的1.34倍。