PVDF全塑蒸发器的制备及其性能研究

针对金属蒸发器易腐蚀结垢的缺陷,提出了全塑蒸发器的概念.设计和制备了以PVDF微孔膜为分布器、以PVDF毛细换热管为传热介质的全塑蒸发器,建立单效蒸发实验装置,研究了全塑蒸发器的传热性能.结果表明,在实验参数范围内总传热系数随着冷流体质量流量、冷流体进口温度、热流体质量流量、二次蒸汽蒸发温度的增大而增大;当热流体为373K饱和水蒸气、热流体质量流量2.5kg/h、冷流体进口温度308K、冷流体质量流量10.8kg/h、二次蒸汽的蒸发温度为358K时,全塑蒸发器总传热系数可达1 040 W/(m~2·K).     

R245fa传热性能实验

蒸发器和冷凝器的传热性能是影响制冷机组和双工质发电机组做功效率的关键因素,为了提高中低温余热在热泵机组和地热双工质发电系统中的利用效率,本文选用R245fa循环工质,对满液式蒸发器和冷凝器进行实验研究,分别讨论热水温度进口温度对蒸发器和冷凝器的传热系数、蒸发压力和冷凝压力的影响。研究结果表明,在工质流量和冷却水流量保持不变的条件下,蒸发器传热系数随着热水进口温度和温差的增大而减小,冷凝器的传热系数随着热水进口温度的增加先增大后减小,蒸发器传热系数可以达到2500 W/(m2?℃);蒸发器压力和汽轮机前后的压差随着热水出口温度的增加而增加,热水流量对蒸发压力和冷凝压力的变化浮动较小。     

R245fa传热性能实验研究

蒸发器和冷凝器的传热性能是影响制冷机组和双工质发电机组做功效率的关键因素,为了提高中低温余热在热泵机组和地热双工质发电系统中的利用效率,本文选用R245fa循环工质,对满液式蒸发器和冷凝器进行实验研究,分别讨论热水温度进口温度对蒸发器和冷凝器的传热系数、蒸发压力和冷凝压力的影响。研究结果表明,在工质流量和冷却水流量保持不变的条件下,蒸发器传热系数随着热水进口温度和温差的增大而减小,冷凝器的传热系数随着热水进口温度的增加先增大后减小,蒸发器传热系数可以达到2500 W/(m2·℃);蒸发器压力和汽轮机前后的压差随着热水出口温度的增加而增加,热水流量对蒸发压力和冷凝压力的变化浮动较小。     

蒸发薄液膜非等温界面处电场强化传热的数值分析

电场能够强化微通道中延展弯月面处蒸发薄液膜区域非等温界面处的换热。分析在扩展的拉普拉斯方程及Wayner界面传质方程的蒸发毛细弯月面薄液膜区热质传输模型的基础上,加入电场力后电场强化蒸发薄液膜的换热效果。运用数值方法,讨论电场力对薄液膜固有弯月面处的曲率、蒸发质量流量、液相压力梯度、热流密度和传热系数的影响。数值计算结果表明,电场的存在可以显著提高微通道中薄液膜区域的换热系数,进而提高换热效率。     

水平管排低压降膜蒸发传热特性实验研究

对水在高真空条件下在水平管排上的降膜蒸发特性进行了研究,设计了喷淋降膜蒸发试验台。实验选用去离子水作为实验工质,乙二醇为冷却循环中的冷却介质,采用自主设计的喷头。实验工况是低压(1000Pa左右),低蒸发温度(7～9℃),小温差(3℃)。对两组不同的铜管进行了降膜蒸发特性的实验测试,实验数据由计算机采集。重点分析研究了降膜换热的实验结果,得出降膜蒸发的传热系数变化趋势是随流量增加先增后减,为使用降膜蒸发技术的换热设备的设计提供可靠的试验依据。     

低温流体在竖直通道中降膜蒸发研究进展

降膜蒸发作为一种高效传热传质技术,已经在空分领域得到了应用。本文介绍了空分膜式主冷凝蒸发器的原理和特点,从波状特性和破断特性方面阐述了下降液膜的动态特性,总结了入口流量、壁面结构、工质组分和热流密度因素对传热传质的影响,重点介绍了低温液氮在大空间平板上降膜过程的临界热流密度规律和过热壁面再湿润动态特性,并对现有竖直通道内降膜蒸发过程换热关联式进行了归纳。由于低温工质物性和通道结构的特殊性,已有的常温工质换热关联式应用于空分膜式主冷凝蒸发器的传热设计还存在较大差距。最后指出小传热温差条件下,复杂狭窄通道内低温流体降膜蒸发过程需要进一步研究。     

重力热管蒸发段气液分布形式与换热能力分析

重力热管传热性能主要取决于蒸发段内液膜与液池的分布形式和换热过程.提出了许多液膜和液池换热机理与其影响因素之间的经验关联式.利用其中较完善的理论结果,总结了两者的换热机理分布图,通过计算传热系数的比值,发现在满足管内气液循环条件下,增加蒸发段内液膜段长度可以提高热管传热性能.     

表面亲水处理强化汽车空调蒸发器传热性能的机理

对采用亲水膜和未采用亲水膜的汽车空调蒸发器的传热过程进行了分析,认为采用亲水膜从有效换热面积、换热系数和传热温差三个方面都影响蒸发器的传热性能.根据传热过程的分析,提出了有效换热面积系数的概念,并实验确定了有效换热面积系数.建立了蒸发器的稳态数学模型,计算了采用亲水膜和未采用亲水膜的汽车空调蒸发器的传热性能,并进行实验验证.结果表明:采用亲水膜之后,空气侧换热系数稍有下降,有效换热面积和传热温差增加,总的换热量比未采用亲水膜的蒸发器增加5%.     

变制冷剂流量制冷系统过热度振荡机理实验研究

本文以变制冷剂流量制冷系统实验装置为研究对象,通过改变电子膨胀阀开度、冷冻水侧加热量和冷却水出水温度,对系统过热度振荡机理进行了实验分析。结果表明:1)电子膨胀阀开度较小时(24.7%~25.3%),蒸发器出口过热度振幅在1 K内,随着开度增大(25.6%~26.2%),振幅变大,约为3 K,当开度为26.5%~26.8%时,振幅恢复到1 K以内;2)传热机理的变化是导致过热度振荡的根本原因,影响蒸发器管内沸腾特性的主要参数是蒸发器换热量和质量流量,研究过热度振荡时需将两者综合考虑;3)压比对质量流量的影响较大。在压比增大初期,质量流量逐渐增加,表面传热系数大幅增加,过热度降低;当压比继续增加时,换热机理一直在液膜对流沸腾换热和过热蒸气换热间交替,维持不变。过热度振荡特性在膨胀阀-蒸发器闭环控制时更为复杂,在今后的研究中需要重点关注。     

全降膜蒸发器应用于冷水机组的研究

在分析蒸发器性能对冷水机组性能影响的基础上,探讨降膜式蒸发器的关键技术,并通过试验研究降膜式蒸发器的换热系数和回油浓度,同时与满液式蒸发器的换热性能进行对比。结果表明,在分配器供液充足时,降膜管束蒸发性能优势显著,表现在换热系数高、回油浓度高等方面。     

重力供液与直接膨胀制冷系统运行特性的实验研究

对给定的工况,进行重力供液与直接膨胀制冷系统的对比实验,了解重力供液与直接膨胀制冷系统工作特性的差异;在焓差室中,可以准确地测定系统的制冷量、风量和耗功等技术数据。实验表明,以增大制冷剂流速来强化换热,可以提高蒸发器的传热系数;并且在低温工况下,重力供液的蒸发器比直接膨胀供液的蒸发器有更佳的传热特性与传热效率,并不增加附加能耗。同时,建立了满足重力供液系统形成液体再循环的阻力平衡关系,分析循环倍率在不同工况下的变化规律。     

再循环重力供液制冷系统实验

对重力供液制冷系统形成再循环的条件和再循环时蒸发器的传热性能进行理论分析,建立相应的数学模型。将重力供液制冷系统与直接膨胀供液制冷系统进行比较,得到两种不同制冷系统工作特性上的差异。通过在焓差实验室中测定制冷系统在不同工况下的压力、风量、制冷量以及耗功等技术参数,得到重力供液制冷系统和直接膨胀供液制冷系统在室外干球温度一定的情况下传热系数、制冷量以及系统COP的变化规律。实验表明:再循环的形成可以增大制冷剂流速同时充分润湿传热表面,强化换热效果显著,在测试的工况下蒸发器的传热系数可增大近40%,COP最大提高7.6%,低温工况的增幅更大。     

Heat transfer in the evaporator of an advanced two-phase thermosyphon loop

As heat generation from electronic components increase and the limit of air-cooling is reached, the interest for using liquid cooling for high heat flux applications has risen. Thermosyphon cooling is an alternative liquid cooling technique, in which heat is transferred as heat of vaporization from evaporator to condenser with a relatively small temperature difference.The effect of fluid properties, the structure of wall surfaces, and the effect of system pressure was investigated and reported previously by the author. In this paper, the influence of heat flux, system pressure, mass flow rate, vapor fraction, diameter of evaporator channel and tubing distance between evaporator and condenser on the heat transfer coefficient of an advanced two-phase thermosyphon loop is reported. The tested evaporators were made from small blocks of copper with 7, 5, 4, 3 and 2 vertical channels with the diameters of 1.1, 1.5, 1.9, 2.5, and 3.5 mm, respectively and the length of 14.6 mm. Tests were done with isobutane at heat fluxes ranging between 28.3 and 311.5 kW/m².     

制冷用水平降膜式蒸发器研究进展

降膜式蒸发器目前在牛奶、制药、化工、海水淡化等行业取得了较为广泛的商业应用,它从上世纪90年代以后开始应用于制冷空调系统。目前针对制冷用水平降膜式蒸发器的研究目的主要是明确各个参数对蒸发器传热性能的影响以及他们之间的联系,由于降膜式蒸发器的独特结构和内部传热传质的复杂性,这些研究尚处于初步阶段。在介绍其工作原理的基础上,针对水平降膜式蒸发器,着重讨论了布液器的结构与高度、管束(包括管径、管排数、管道表面形状)、制冷剂(流型、流量)等参数对其性能的影响。由于经验关联式在实际应用中的巨大优势,还总结了前人提出的关联式及其适用的范围,文章将为制冷用降膜式蒸发器的进一步研究和应用提供参考。     

采用微通道蒸发器的分离式热管充液率实验研究

采用微通道换热器作为分离式热管的蒸发器,在充液率为80%~150%之间进行了实验研究。实验测量了微通道蒸发器换热量、管壁温度分布及系统EER,分析了不同充液率下微通道蒸发器的工作状态,计算了蒸发器传热系数,实验结果表明:微通道蒸发器换热量随室内外温差的增大而增大,分离式热管最佳充液率为120%左右。此外,与翅片管蒸发器进行了实验对比,在换热量相当的条件下,微通道蒸发器重量减轻了45%,系统工质充注量降低了51.9%,系统EER提高了2.8%。     

竖直矩形通道内不凝性气体对凝结换热特性的影响

本文以去离子水为工质,实验研究了竖直矩形窄通道内少量残余不凝性气体对蒸汽凝结换热特性的影响。采用热阻分离法得到凝结侧换热表面传热系数,分析了不凝性气体的含量、冷却水质量流速、进口温度和热流密度对蒸汽凝结侧表面传热系数的影响。结果表明:当热流密度为1.668 kW/m~2,即蒸汽质量流速较小时,2%体积分数的不凝性气体使凝结侧表面传热系数下降了33%,但当热流密度为3.887 kW/m~2,蒸汽质量流速较大时,2%体积分数的不凝性气体仅使凝结侧表面传热系数降低了14%,此外,凝结换热表面传热系数随冷水质量流速和不凝性气体分数的增加而变小,随冷水进口温度和热流密度的增加而变大。     

不同空气侧风速下微通道蒸发器换热特性实验研究

搭建微通道蒸发器性能实验台,采用控制变量法研究不同空气侧风速下微通道蒸发器表面温度分布、制冷剂进出口压力的变化规律,计算换热量和换热系数,从而分析空气侧风速对微通道蒸发器的流量分配特性和换热效果的影响。结果表明,随着风速增大,微通道蒸发器制冷剂流量分配不均匀性增大,进出口压力波动振幅和周期增加,压降增大,风速2 m/s时微通道蒸发器换热效果最佳。     

An experimental study of heat transfer characteristics of a two-phase nitrogen thermosyphon over a large dynamic range operation

Heat transport characteristics of a cryogenic two-phase nitrogen thermosyphon have been experimentally investigated in this study. The thermal resistance and the maximum heat transfer rate were mainly investigated over a wide dynamic range from near the triple point to the critical point. The experimental data suggests that the nominal thermal resistance does not have pressure dependence in the high pressure and high temperature region. The present experimental result is well explained by the theoretical prediction. From the experimental result of the operating limit of the thermosyphon, it is found that the maximum heat transfer rate is governed by the interaction between the vapor flow and the returning liquid film flow along the wall in the evaporator section, even near the critical point.     

竖直矩形可视化流动沸腾换热实验台的设计及初步研究

为了了解矩形窄通道内流动沸腾及传热现象的机理,建立了单面加热竖直矩形窄通道可视化流动沸腾换热实验台进行了实验。实验结果表明:矩形窄通道流动沸腾过程的换热系数存在最大值;随着干度的增加(即热流密度的增加)其换热系数逐渐降低,转为以液膜蒸发为主的流动沸腾换热,此时需控制热流密度,避免干涸现象的发生。