太阳能中温接收器的开发与研究

基于热管优良特性,将热管技术应用到中温（250-400℃）直接产蒸汽（DSG）太阳能接收器中,开发了中温热管接收器.采用电加热模拟中温热管接收器工作条件,通过试验研究了中温热管的传热性能,周向平均温差,根据试验结果分析了中温热管接收器工作过程中的可靠性和热效率,结果表明中温热管接收器内热管蒸发段周向平均温差低于13℃,热效率高于80%.     

复合中空热管冷凝侧传热特性

复合中空热管能够有效解决普通重力热管换热设备的酸露点腐蚀问题,在回收低温烟气（<200℃）余热领域有重要的应用。建立了复合中空热管传热实验平台,对复合中空热管冷凝侧传热特性进行了实验研究。实验所用热管管长1080mm,不锈钢材质,工作介质为甲醇;热管蒸发侧和冷凝侧分别采用电加热和水冷却方式,K型热电偶被用于测量管壁温度和冷却水进出口温度,真空压力传感器测量管内蒸气饱和压力;研究了充液率（15%≤V+≤40%）和蒸发侧热流密度（9.48kW/m2≤q≤37.91kW/m2）对冷凝侧传热特性的影响。结果表明：当充液率为20%时,复合中空热管冷凝侧均温性能最好,冷凝侧换热系数最大,传热性能最佳;随着蒸发侧热流密度的增大,复合中空热管有效冷凝长度增大,冷凝侧换热系数增大。实验研究为工业应用提供了基础。     

充液率及工质对复合中空热管传热性能的影响

建立了复合中空热管传热性能实验平台,对不同充液率(20%,25%,33%,40%,50%)和不同工质(蒸馏水,无水乙醇,重铬酸钾溶液)条件下的复合中空热管传热性能进行了实验研究。研究表明:当工质为蒸馏水时,复合中空热管的最佳充液率为33%;当充液率均为33%时,无水乙醇工质复合中空热管的传热性能最好,其次是蒸馏水工质和重铬酸钾溶液工质的复合中空热管;当充液率为20%时,蒸馏水工质的复合中空热管的传热性能变化趋势明显与充液率为25%,33%,40%,50%时不同,而且传热效果最差。当充液率均为33%、工质为纯水时,加热蒸汽热流密度(102,108,115 kW/m2)不同,复合中空热管的传热性能也不同,传热性能随着加热蒸汽热流密度的提高而提高。实验研究为工业应用提供了基础。     

太阳能接收器中高温热管启动性能

针对高温太阳能热管接收器中高温热管的启动特性进行理论分析,计算其过渡状态和连续流动状态下的转变温度分别为273和419℃,并对V形沟槽与金属纤维毡复合吸液芯钠热管在不同加热方式、不同输入功率和不同倾角下的启动性能进行试验研究.试验结果表明,半周受热高温热管启动过程与全周受热的启动过程相似,均符合前端启动模型,不同加热方式下转变温度相同且绝热段转变温度与理论计算值吻合,半周受热高温热管启动时间稍短于全周受热启动时间.随输入功率增加,高温热管启动时间缩短,倾斜角度变化对启动性能无明显影响.     

高温熔盐热管的启动和等温性能

高温热管是高温领域高效传热的关键技术。为进一步研究开发高效热管，提升工业过程传热性能，以熔盐作为热管的传热工质，搭建了高温热管传热实验台，研究了传热工质和倾斜角对热管启动和等温性能的影响。结果表明，在450～700 K工作温度范围内，AlBr₃和TiCl₄熔盐热管在倾斜角为45°和60°的条件下，均达到最优的启动性能；在热管倾斜角为60°时，两种熔盐热管等温性能均达到最佳。无机盐AlBr₃和TiCl₄作为传热工质，重力热管具有良好的启动和等温性能。     

复合中空热管两相流的观测及充液比对热管等温性的影响

为了解决工业中大量低品质烟气余热的回收利用和烟气酸露点腐蚀导致设备容易失效的工程问题,提出了一种复合中空热管传热元件,介绍了其结构及工作原理。采用可视化实验对管内气液两相流的传热传质机理进行了分析,同时,对不同充液比情况下管壁的等温性进行了实验研究。研究结果表明:在内管采用酒精炉加热、外管采用空气自然对流冷却的条件下,复合中空热管管内液池为核态沸腾换热,外管壁内侧是饱和蒸气层流膜状凝结;复合中空热管在外管壁温度30℃时,加热时间2 min之内就能正常快速启动工作;充液比33%时,复合中空热管的等温性好。实验研究结果为复合中空热管换热器的工程应用提供了基础。     

新型光伏-太阳能环形热管/热泵复合系统

光伏-太阳能环形热管/热泵复合系统将太阳能环形热管循环模式和太阳能热泵循环模式有机结合,两者采用相同的工质,共用一个PVT蒸发器和冷凝器。当太阳辐照强度较强,工质在PVT蒸发器中的温度高于冷凝器中的温度时,可以利用环形热管模式制热;当太阳辐照强度较弱或工质在PVT蒸发器中与冷凝器中的温差无法满足环形热管模式运行时,可以利用热泵模式制热。两种模式既能够独立运行,又可以互相切换,确保热能的稳定供应,同时能够明显降低系统耗电量。搭建了光伏-太阳能环形热管/热泵复合系统实验平台,对复合系统在环形热管模式和热泵模式独立运行时的瞬时性能和全天性能进行了实验研究。     

新型光伏-太阳能环形热管/热泵复合系统

光伏-太阳能环形热管/热泵复合系统将太阳能环形热管循环模式和太阳能热泵循环模式有机结合,两者采用相同的工质,共用一个PVT蒸发器和冷凝器。当太阳辐照强度较强,工质在PVT蒸发器中的温度高于冷凝器中的温度时,可以利用环形热管模式制热;当太阳辐照强度较弱或工质在PVT蒸发器中与冷凝器中的温差无法满足环形热管模式运行时,可以利用热泵模式制热。两种模式既能够独立运行,又可以互相切换,确保热能的稳定供应,同时能够明显降低系统耗电量。搭建了光伏-太阳能环形热管/热泵复合系统实验平台,对复合系统在环形热管模式和热泵模式独立运行时的瞬时性能和全天性能进行了实验研究。     

催化剂制备中电加热炉的失效和治理

电加热炉是催化剂制备中的重要设备,使用中电加热管供热不稳定、热管与密封失效困扰装置多年。通过设备改造,更换和改进电加热管,利用新的密封材料,结合电气仪表控制改进与规范设备操作等措施,提高设备使用寿命、降低检维修成本、节电效果显著,取得了明显的经济效益。     

回路热管反应器传热性能的研究及其工业应用

将热管技术与反应器耦合,开发了高效节能的回路热管反应器.研究了回路热管蒸发段的启动性能、热管内工作介质的汽液两相流流动状态以及热管蒸发段在填充床内的流动传热性能,获得了强化热管传热和改善填充床温度分布的工艺条件,以及填充床对热管外壁对流传热系数的准数关联式.回路热管固定床反应器已经成功应用于合成甲基叔丁基醚生产工艺.     

多尺度复合毛细芯环路热管的传热特性

为解决环路热管在蒸发腔不同区域对于毛细芯孔径尺度和热导率的不同需求, 制备了一种多尺度复合毛细芯环路热管, 并在不同加热功率、放置角度和冷却方式下对环路热管进行了热性能测试。实验发现该环路热管具有较好的传热性能, 在200 W加热功率下, 蒸发腔壁面中心温度T_c最低仅为64℃。与风冷方式相比, 冰冷方式可以显著强化环路热管的传热性能, 降低T_c和热阻。热阻最低为0.19 K·W^-1。同时冰冷方式也有利于改善均温性。当加热功率不同时, 放置角度对环路热管温度及热阻的影响有所不同。另外, 多尺度复合毛细芯的应用有效地降低了热泄漏。随着加热功率的增加, 放置角度不同的LHP的热泄漏变化趋势不同。     

基于热管技术的锂离子动力电池散热系统

基于对大功率锂离子动力电池温升和温度场分布的研究,设计了一种基于热管技术的锂离子动力电池散热模块。实验结果表明,采用所设计的散热模块能够有效降低电池壁面温度,使其壁面最高温度低于40℃,与无热管理条件相比降幅高达10℃,满足锂离子动力电池最佳工作温度范围。对散热模块与纯热管的散热性能进行对比,发现散热模块比单纯使用热管的散热效果和均温效果更好。此外,采用有限元模拟软件Fluent分析复合风冷翅片和U型热管模块蒸发段几何尺寸对散热模块性能的影响,发现复合风冷翅片能够有效提高模块散热性能以及不同的蒸发段几何分布会影响电池壁面温度和温度场分布。当U型热管蒸发段的垂直段和水平段长度比为1时,散热模块散热性能最好。     

变孔隙毛细芯平板热管性能

毛细芯是热管的核心部件,单一均匀孔隙毛细芯往往难以同时兼顾高性能热管对于毛细抽吸力和渗透率两方面的需求,变孔隙毛细芯则可以根据需要分别设置变化的内部孔隙分布,同时满足所需要的毛细抽吸力和渗透率。本文以纤维毡为主要材料制备不同孔隙分布的变孔隙毛细芯,搭建变孔隙毛细芯平板热管实验台,通过实验研究毛细芯的孔隙分布等参数对平板热管的启动性能和传热性能的影响,研究结果表明：含有变孔隙复合毛细芯的平板热管比含均匀孔隙毛细芯的平板热管性能更好,启动所需的时间更短,热管的传热性能也更好。其他条件相同,倾斜角度为45°时,回流方向孔径递减毛细芯平板热管能承受的加热功率比均匀毛细芯平板热管高约2W,比重力热管高3～4W。     

热管化学反应器的应用研究进展

热管是一种借助工质的相变进行热传递的高效换热元件。本文对乙苯脱氢反应器、环己醇脱氢反应器、均四苯二酸酐反应器、P2S5热管反应釜及顺酐反应器等热管式化学反应器的实验研究进展及结果进行了综述。认为,将热管应用于化学反应器,可使生产能力得到显著提高,具有广泛的应用前途。     

一种化工反应釜的直接电加热模式

介绍了一种化工反应釜直接电加热模式,利用涡流的热效用,以提高加热效率,并详细介绍了其控制电路的原理图与所用材料和电气元器件的规格。     

S弯热补偿结构在高温高压热管绝热反应器中的应用

采用Ｓ 弯热补偿结构吸收一种新型的高温高压热管绝热反应器中分离式热管螺旋盘管上升管和下降管的热膨胀。对Ｓ弯热补偿结构进行了强度及补偿性能的有限元分析。结果表明,这种结构不但具有吸收热膨胀的能力,而且能满足内外压力对强度的要求。     

热管化学反应器的应用研究

热管是一种借助工质的相变进行热传递的高效换热元件。文章对乙苯脱氢反应器、环己醇脱氧反应器、均四苯二酸酐反应器、P2S5热管反应釜及顺酐反应器等热管式化学反应器的实验研究进展及结果进行了综述。认为将热管应用于化学反应器．可使生产能力得到显著提高，具有广泛的应用前途。     

热管搅拌反应釜内综合性能的数值模拟

将热管技术应用于高放热搅拌反应釜,用椭圆截面热管代替矩形挡板。以糖精钠生产中酰胺化工序中的反应为依托,设计出新型热管搅拌釜。基于ANSYS中Fluent模块,编写热量源项用户自定义函数（UDF）,以表征搅拌过程中釜内液体实际散热状况,采用数值模拟的方法,综合考察3个结构参数和搅拌转速对釜内最优温度持续时间、搅拌混合均匀时间等性能参数的影响。搅拌转速对釜内性能影响的权重远大于3个结构参数,就最优温度持续时间而言,搅拌器安装角度>热管中心线到釜壁距离>搅拌器下层桨到釜底距离;就搅拌混合均匀时间而言,搅拌器下层桨到釜底距离>搅拌器安装角度>热管中心线到釜壁距离。同时模拟出单个因素对搅拌釜性能的影响,并分别优选出热管中心线到釜壁距离为85mm,搅拌器下层桨到釜底距离为340mm,搅拌器安装角为0°,搅拌转速为240r/min。     

热管换热器传热性能及温度场数值模拟

引　言热管换热器是工业领域中应用广泛、经济有效的换热设备之一 ,对其传热性能的研究一直是热管界学者普遍关注的课题 .采用传统换热器设计理论即对数平均温差法和有效度 传热单元法对热管换热器进行传热计算已有大量的文献报道[1～ 3] ,但采用数值分析的方法研究热管换热器传热性能还鲜见报道 .在热管换热器中 ,冷、热流体间的热量传递是与热管管内工作介质蒸发和冷凝的相变过程相耦合的 ,因此导致热管换热器的总体性能一方面取决于热管元件本身的性能 ,另一方面又取决于管壳间流体流动和传热的特性 ,这两方面的综合影响决定了热管换热器的数值模拟研究具有相当大的难度 .本文采用数值模拟计算方法重点研究热管换热器的传热性能及其温度场分布 ,为热管换热器内流场分布研究和工程应用提供参考1　数值计算模型的建立1 1　热管换热器传热模型假设热管换热器沿流体流动方向分成N段 ,每一段由一排性能相同的热管组成 .图 1为第j排热管传热计算示意图ig 1　Heartransfermodelofheatpipeheatexchang1 2　模型假设(1)热管换热器处于正常工况条件下2)热管换热器沿流动方向分成N段 ,每一段由一排性能相同的热管...     

高热流密度电子元件中热管散热技术的进展

散热器的散热性能是影响电子元件使用寿命与安全性的重要因素,热管以其空间尺寸小、冷却能力高、无需消耗动力等优点在高热流密度元件的散热技术领域得到广泛应用.文中总结了热管散热器整体结构设计的创新尤其是热管的不同排布和组合,研究了热管元件性能的提高包括热管内部吸液芯的改进、复杂结构吸液芯的制造,分析了纳米流体工质的引入对换热效果的强化,介绍了散热器热性能分析和参数优化的相关方法.通过分析总结国内外研究成果,提出了新概念热管散热器的结构设计、纳米流体理论模型及复合吸液芯的加工制造等方面的发展趋势与展望.