不同加热功率下充液率对无芯环路热管性能的影响

设计了以铝为管材、丙酮为传热工质的无芯环路热管。其蒸发段采用加热带加热,冷凝段用风冷降温。热管依靠蒸发压头使工质循环,并依靠重力作用,使冷凝液回流到蒸发段。搭建试验台并研究了不同加热功率下充液率对无芯环路热管的传热温差、传热量、热效率、热阻和当量导热系数的影响。结果表明:加热功率为150.00 W、充液率为30%时,无芯环路热管的均温性最好;传热温差和热阻均最小,分别为6.75℃、0.045 K/W。传热量132.00 W、热效率0.88、当量导热系数168 125 W/(m·K),均达到最大值。所以,该无芯环路热管在本实验研究范围内的最佳工作条件为加热功率150.00 W、充液率30%。     

井筒重力热管传热特性的研究

井筒重力热管是利用热管将油藏自身能量即井底热量传递到井筒上部,在无需外加动力条件下实现对井筒近井口流体加热,改善井口流体温度分布,防止近井口结蜡和絮凝,从而降低采油成本。本文利用N-S方程,根据液膜内微元体的质量守恒、动量守恒和热平衡原理,模拟分析重力热管冷凝段冷却温度、加热段加热功率、冷凝段、绝热段长度以及热管内径等参数对热管运行的影响。研究变参数下热管内液膜厚度变化以及冷凝和蒸发换热系数的变化,进而分析得出变参数时重力热管传热特性,为优化重力热管参数和提高热管的换热性能提供了理论依据,从而使重力热管在最佳传热状态下运行,提高其换热效率。     

新型拐角式整体针翅回转热管设计与试验

提出了一种新型拐角式整体针翅回转热管,对该热管进行了详细的理论分析与设计,并对其传热性能进行了试验测试。结果表明:拐角式整体针翅回转热管的轴向温度从蒸发段到冷凝段逐渐降低,最大轴向温差随着转速的增大而减小;回转热管蒸发段的管壁温度沿圆周方向上的温差随转速的增大而变大,冷凝段的管壁温度沿圆周方向上的温差随转速增大而变小;回转热管的整体传热功率随转速的提高而增大;当充液率约为15%时回转热管的热阻最小,传热性能最好;吸液芯对热管传热性能的影响不占主导地位,在低转速工况下吸液芯提高热管传热能力,在高转速下则起阻碍作用;与平行轴回转热管相比,拐角式回转热管传热性能提高了5倍。     

多壁碳纳米管水基纳米流体重力热管传热特性数值模拟

为揭示多壁碳纳米管水基纳米流体应用在重力热管中的传热特性,基于多相流模型(VOF)建立其重力热管数值模型,并将数值结果与实验数据进行对比验证。以热阻作为性能评价指标,改变加热功率和充液率,讨论二者对热管换热性能的具体影响。通过添加传热传质源项来编写用户自定义函数(UDF)完成内部流体蒸发冷凝过程中的相变模拟。模拟结果表明:该数值模型能够较好模拟多壁碳纳米管水基纳米流体应用重力热管内部复杂的流动与传热过程;在选定的加热功率及充液率参数范围内,该重力热管的整体热阻随蒸发段加热功率的增大而减小,随充液率的增大而增大。     

夹套式径向热管的换热特性研究

根据夹套式径向热管的结构特点,建立夹套式径向热管的一维非稳态数学模型,分析热管输入功率和充液率对热管启动性能的影响,以及对蒸发侧换热系数、冷凝侧对流换热系数和热管总热阻的影响。计算结果显示,充液率的提高可降低热管的最高工作温度,但缩短了热管的启动时间。随着输入功率的增加,热管的工作温度升高,达到稳定状态的时间增加,随着热管输入功率的增加和充液率的增加热管的总热阻减小。另外,建立内管壁面凝结换热模型,并计算沿内管周向液膜厚度的分布以及沿内管周向的局部换热系数。     

单回路脉动热管传热特性研究

试验研究了单回路紫铜-水脉动热管在3种充液率下的传热性能,理论分析了不同加热功率和充液率下工质的干度、流速、显热和潜热及其份额的变化特性。结果显示:较小传热功率时,减小充液率或增大加热功率会提高热管的传热性能;而较高传热功率时,充液率和加热功率对热管的传热性能影响较小。增加传热功率或减小充液率,会提高管内工质的流速及流量,提高热管的潜热传热量及潜热传热份额;显热量随加热功率和充液率的增加而增大。     

振荡流热管在太阳热水器上的应用

通过室内实验,研究柱型振荡流热管的传热特性。实验结果表明:加热功率越大,热管的传热性能越好。在相同加热功率下,热管的当量导热系数随倾角的增大先增大后减小,热阻随倾角的增大先减小后增大,在倾角为60°时传热性能最好。倾角为60°加热功率为65 W时,当量导热系数为23406.67 W/(m·K),热阻为0.61 K/W。对玻璃真空管振荡流热管太阳热水器进行室外热性能实验,实验结果表明,太阳热水器平均日效率为56.9%,平均热损系数为3.08 W/K。     

热管式空调换气换热器的设计与研究

本文提出了一种以热管为传热元件的全气候使用的空调换气换热器，就其设计特点、结构型式及性能评价和效益分析作了叙述。换热器中的热管采用氨－铝热管，分重力式热管和吸液芯式换管两种。重力式热管空调换气换热器采用了随电机正反转改变进排气方向的轴流式风机；吸液芯式换热器采用了特殊结构设计，解决了吸液芯热管受安装误差带来的热管半失效问题。     

相变贮热管管内强化传热的数值研究

以管壳式相变换热器为例,研究了肋片对增强贮热管管内传热的影响。建立了内部设置肋片的贮热管放热过程的数理模型,分析比较了不同的肋片参数,如肋片布置密度、长度及厚度等因素对贮热管放热效果的影响,并通过瞬态传热过程的计算,确定了与多种肋片布置方式所对应的相变贮热管的有效导热系数。     

双层毛细芯对环路热管传热性能的实验分析

环路热管作为一种高效的相变传热装置,其性能与位于蒸发器和储液槽之间的毛细芯结构密切相关。为了更深入研究双层毛细芯对环路热管传热性能的影响,利用不同颗粒直径铜粉制备双层毛细芯,在毛细芯总厚度为5 mm的条件下,通过调整大粒径和小粒径层的相对厚度来改变毛细芯厚度比,对平板型蒸发器环路热管启动和变工况运行进行实验测试。实验结果表明:在同一工况下,不同厚度比的双层毛细芯启动特性存在显著差异,启动过程中出现小粒径层蒸发效率低引起的温度过冲和环路热管中气液两相流变化导致的温度振荡;同时存在一个较优的双铜层毛细芯厚度比,大粒径(180～280μm)铜层厚度为3 mm可提高蒸发效率,小粒径(56～71μm)铜层厚度为2 mm可提供足够毛细抽吸力保证环路热管稳定运行。搭载该厚度毛细芯的环路热管不仅启动速度快(125 s),而且总热阻和蒸发器壁面温度均最低,最大加热功率达到120 W(21.10 W/cm~2),对应热阻为0.17 K/W。     

铜-R22分离式热管传热特性的试验研究

采用铜管模拟分离式热管蒸发段,以R22为工质,在热流密度1～5 kW/m2、蒸发温度30～60℃和蒸发段倾角10°～90°范围内,研究了这种分离式热管的传热特性.分析了热管的启动特性以及热流密度、蒸发段倾角和充液率对其传热特性的影响.结果发现:以R22为工质的分离式热管具有良好的启动性,蒸发段合理的充液率为80%～100%,在试验参数范围内,热流密度、蒸发段倾角和充液率对热管的传热性能没有明显影响.     

热管式空调换气热器的设计与研究

本文提出了一种以热管为传热元件的全气候使用的空调换气换热器，就其设计特点、结构型式及性能评价和效益分析作了叙述．换热器中的热管采用氟一铝热管，分重力式热管和吸液芯式热管两种．重力式热管空调换气换热器采用了随电机正反转改变进排气方向的轮流式风机；吸液芯式换热器采用了特殊结构设计，解决了吸液芯热管受安装误差带来的热管半失效问题．     

低压下热管内蒸汽流动参数的研究

低压下热管内蒸汽流动参数的研究赵蔚琳庄骏山东建材学院材料科学与工程系南京化工学院热管技术开发研究院热管的轴向传热主要取决于两方面的因素：一是吸液芯内液体流动，二是封闭管内蒸汽流动，若吸液芯结构设计合理，能保证液体的充分回流，则轴向传热仅仅被蒸汽流动所...     

基于VB和MATLAB的同心圆热管传热分析与结构优化

建立同心圆热管结构参数计算模型,运用VB和MATLAB软件,并与自编程序相结合,分析同心圆热管传热特性。研究结果表明:单根热管外壁换热系数随着翅片间距的增大而增加,但翅片间距越大,其翅片传热面积越小,翅片间距须大于相邻两翅表面间流体的流动边界厚度之和。凝结换热系数随内管径的增大而减小。经计算,模拟同心圆热管的最佳充液率为43.2%。     

乙醇_水双工质脉动热管传热性能实验研究

通过对乙醇-水双工质脉动热管在风冷条件下进行的实验研究,探讨了加热功率、体积配比和充液率对热管振荡和传热性能的影响。结果显示,在实验条件下,功率小于100 W时,充液率、体积配比和加热功率对热管传热性能的影响较明显;中高功率时热管稳定性与热管中液态水体积份额有关,且随水份额增大热阻降低。而水份额低于21%时,热管稳定性较差,且水的份额越小,不稳定出现时的功率越低。50%~70%充液率热管的传热性能要优于30%充液率的热管,体积配比相当的热管振荡特性和传热性能相对较差。     

空气冷却式膜蒸馏构型的传热分析

在膜蒸馏的不同构型中,直接采用环境空气作为冷却媒介的空气冷却式构型很大程度上简化了系统配置。在强化传热的条件下,其跨膜通量与水冷构型接近。对空气冷却式膜蒸馏构型的传热过程进行理论分析,并通过量化分析各参数对膜蒸馏传热性能的影响,构建综合的传热模型。引入关联热阻系数这一概念,用以量化空气冷却的参数对膜蒸馏过程总传热系数的抑制作用。通过模拟计算研究了冷凝板导热系数、空气流速、冷凝板肋化系数、料液温度等参数对膜蒸馏传热性能的影响,并分析和量化多参数对关联热阻系数的综合影响。结果表明冷凝板导热系数、空气流速、冷凝板肋化系数是影响关联热阻系数的重要因素,各参数对膜蒸馏传热性能的综合影响得以量化。以上研究为后续传质模型的研究提供了指导。     

陶瓷基点阵夹芯结构等效导热系数的数值模拟分析

为了评价陶瓷基点阵夹芯结构的热防护效能，选取陶瓷点阵夹芯结构的胞元作为研究对象，给出了表征其传热效能的等效导热系数计算方法。建立了点阵夹芯结构胞元的导热-辐射稳态耦合传热的有限元模型，通过对模型施加不同的边界条件，利用数值模拟的方法求出了点阵夹芯结构稳态温度场分布和等效导热系数，并对其换热机理和影响因素进行了分析。研究表明：点阵夹芯结构的辐射换热是结构热传导的主要方式，且随温度的升高其作用效应就越强；相对较小的材料发射率和较大的芯杆高度能够降低结构的传热效能；减小芯杆直径会降低结构热防护能力；芯杆倾角对结构的热防护性能影响较小。     

重力热管流动与传热特性的数值研究

采用计算流体力学(CFD)软件,在流体体积(VOF)模型中引入Boussinesq近似模型,以水为工质对不同加热功率下的重力热管进行了数值模拟,将实验、理论与数值结果三者结合对其内部流动与传热过程进行了分析.结果表明:CFD模拟得到的壁温与实验壁温吻合较好,可以用CFD可视化定性分析加热功率对重力热管传热特性的影响;在10~80 W范围内,随着加热功率的增大,蒸发段对流传热系数先增大后减小,冷凝段对流传热系数一直增大;当加热功率超过一定值时,蒸发段传热性能恶化,CFD可视化结果显示液池干涸,达到传热极限.     

振荡热管传热性能的试验设计与多因素分析

振荡热管的传热受许多因素的影响,其传热性能与因素间的关系是复杂和非线性的。采用统计方法分析铜一水闭合回路振荡热管传热性能与充液率、倾角、热量输入间关系。首先应用中心复合设计对试验进行安排,然后采用最小二乘法拟合试验变量与响应间关系,最后采用方差分析研究3个因素及其交互影响的程度。结果显示：二阶方程模型较好地反映了传热功率与影响因素间的关系;3个因素对传热功率的影响都是显著的,其中倾角的影响最为显著,但它们的交互影响不明显;在研究的范围内,最佳充液率和最佳倾角随加热水流量的增大均有所增加。     

旋转热管搅拌桨反应釜传热性能的实验研究

提出了一种旋转热管形式的反应釜装置,旋转热管搅拌桨起到了搅拌和传热的作用,能够取代传统反应釜中的换热元件和搅拌装置。通过对旋转热管反应釜的传热性能测试,考察了反应釜内温度、旋转速度、冷却水流速以及热管充液量对热管传输功率、总热阻、总传热系数的影响。结果表明,采用旋转热管能够有效的移除反应热,反应温度为85℃,转速为200 r/min的条件下传热功率能达到1 k W。转速对旋转热管的传热性能有较大影响,反应温度为75℃时,静止热管的热阻为0.082℃/W,转速为150 r/min时热阻则降为0.048℃/W,传热能力显著提升。此外充液量较小时热管热阻对转速的变化更敏感,随反应温度的提升会大幅降低。