脉动热管的流型及流向分析

通过3种不同结构脉动热管的可视化实验,研究管内工质的流型和流向.运用实验研究的方法,加宽充液率和热负荷的变化范围,观察并分析不同流型的变化特征;另外,设计出有利于实现工质稳定循环流动的两种改进型脉动热管.实验结果表明:不同工作条件下脉动热管内会出现塞状流、混合流和环状流等不同流型,流型具有自适应传热量变化的特性;改变脉动热管流道的对称性和均衡性,以及毛细渐扩管道汽泡的微泵效应,有利于实现工质的稳定单向循环流动.     

低温脉动热管气液两相流数值模拟

为了研究液氦温区下脉动热管流型演化及运行特性,采用氦为工质,基于多相流VOF方法建立了闭式环路结构低温脉动热管的三维数值模型,并对该模型进行了数值求解。研究了初始充液后管内气液分布情况,获得了不同时刻管内流型变化及温度分布。模拟结果显示:低温下脉动热管与常温脉动热管相似,也存在着泡状流、柱状流、环状流等流型的演变。当低温脉动热管稳定运行时,管内温度会随着时间进行周期性的脉动。从脉管内截面温度脉动的波形上看,蒸发段温度波动与冷凝段温度波动相位相差180°左右,而绝热段温度波动相位更接近蒸发段。与常温热管相比,低温液氦脉动热管温度波动幅度远远小于常温工况下的波动幅度。     

脉动热管流型的电容层析成像识别及热管换热特性

结合高速摄像和电容层析成像技术,对脉动热管进行了可视化测量研究.从流型和流向两方面分析了脉动热管的运行机理和传热特性.根据受力分析对脉动热管的结构进行了改进.结果表明:脉动热管存在3种不同流型,即塞状流、环状流以及两者共存的混合流,其对应的影响因素、运行特性与传热强度也不同;从流动方向来看,脉动热管内工质的流动可分为脉动流和循环流;对脉动热管的改进说明改变脉动热管流道的对称性和均衡性有利于循环流的形成和维持.     

纳米悬浮液热虹吸管的传热性能试验研究

在相同的试验条件下,对比研究了纳米CuO-去离子水(DW)悬浮液重力热管与普通DW重力热管的启动性和等温性,研究了纳米工质热管的充液率和颗粒浓度对热管工作特性的影响,对纳米工质热管的强化传热机理进行了初步探讨。研究表明:纳米工质热管比普通热管启动快;纳米工质热管蒸发段外壁温的高低与充液率、纳米浓度和加热条件有关;纳米颗粒浓度和充液率对热管的传热性能影响较大,且存在最佳浓度(本研究为5%)和最佳充液率(本研究为44.3%);高浓度纳米工质热管比普通DW重力热管易于达到传热极限;试验中纳米悬浮液重力热管的传热强化率为16.19%～146.27%。     

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%。     

脉动热管水平及小倾角条件下的传热性能

为了研究脉动热管放置方式对其传热性能的影响,以超纯水作为工质,对水平及倾角为30°放置的脉动热管的传热性能进行研究,用壁面温度振荡性能和传热热阻来描述其传热能力。在不同的放置条件下,着重分析不同加热功率和充液率(35%,50%,70%)对其传热性能的影响。研究表明：水平放置时,充液率为35%和50%时脉动热管不能启动,充液率70%时可以启动运行;脉动热管在运行时存在临界热量输入值,倾角为30°时,临界值为60 W,但水平放置条件下临界值为90 W;水平放置下的脉动热管传热热阻在不同加热功率下,显著高于倾角为30°的情况;倾角为30°,充液率为35%时的脉动热管适合在低加热功率范围运行,此时传热热阻要低于充液率为50%的情况,但传热范围很窄,传热极限低;30°倾角时,与充液率35%和50%相比,高充液率70%的脉动热管整体传热性能最优。     

平板蒸发器环路热管启动及充灌率特性研究

结合环路热管系统的优点与太阳能的广泛利用前景,设计并搭建了以太阳能利用为背景的新型毛细芯平板蒸发器环路热管系统,采用泡沫镍为毛细芯、乙醇为工质,实验研究了系统的启动运行特性,以及不同的工质充灌率对环路热管系统性能的影响。结果显示,在实验条件下,环路热管热源功率在300~1 600 W时具有良好的启动运行特性,55%的充灌率为最佳充灌率,具有更短的启动时间,相对更低的蒸发器温度与热阻。     

脉动热管传热性能的实验研究

对脉动热管的运行进行了可视化实验,分析了影响脉动热管运行性能的因素,并且在不同的充液率、传热量和不凝性气体含量的条件下,对脉动热管的运行进行了测试,实验结果表明:脉动热管的整体热阻受充液率、传热量、不凝性气体的影响,存在最佳的充液率,在一定的条件下脉动热管的运行达到最佳。     

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。     

多通道并联回路型脉动热管运行特性的试验研究

针对回路型脉动热管进行了管路结构形式调整,制作了多通道并联回路型脉动热管并建立试验系统,选用丙酮和无水酒精作为工质,在相近热力工况下通过试验考察多通道并联回路型脉动热管和典型回路脉动热管在不同加热工况下的运行情况,并进行比较.结果表明:多通道并联回路型脉动热管与典型回路型脉动热管具有相似的启动特征,但其在运行中具有更好的稳定性,不易出现干烧现象;其传热效果也优于典型回路型脉动热管,具有较低的运行热阻,低充液率(34%)时的传热效果优于高充液率(51%、68%)时,具有较高的传热极限.     

The heat transfer and pressure loss characteristics of a heat exchanger for recovering latent heat (the heat transfer and pressure loss characteristics of the heat exchanger with wing fin)

In recent years the requirement for reduction of energy consumption has been increasing to solve the problems of global warming and the shortage of petroleum resources. A latent heat recovery type heat exchanger is one of the effective methods of improving thermal efficiency by recovering latent heat. This paper described the heat transfer and pressure loss characteristics of a latent heat recovery type heat exchanger having a wing fin (fin pitch: 4 mm, fin length: 65 mm). These were clarified by measuring the exchange heat quantity, the pressure loss of heat exchanger, and the heat transfer coefficient between outer fin surface and gas. The effects of condensate behavior in the fins on heat transfer and pressure loss characteristics were clarified. Furthermore, the equations for predicting the heat transfer coefficient and pressure loss which are necessary in the design of the heat exchanger were proposed. ©2007 Wiley Periodicals, Inc. Heat Trans Asian Res, 36(4): 215–229, 2007; Published online in Wiley InterScience ( www.interscience.wiley.com ). DOI 10.1002/htj.20154     

长距离环路热管传热性能实验研究

基于航空航天等领域对环路热管长距离传热的需求,设计制造了一套传热距离8.1m的圆柱型蒸发器环路热管,试验了不同加热功率、不同冷凝温度下该环路热管的启动和变工况运行性能,并对其热阻及最大传热能力进行了分析。研究结果表明：当其他条件一致、初始气液分布相同和不同时,加热功率由100W增大至160W后,本研究中的环路热管启动时间和启动温升均发生一定程度的下降;加热功率100W时,冷凝温度由10℃降低至-10℃使得环路热管启动时间增加,加热功率160W时,冷凝温度由10℃降至-10℃对环路热管的启动时间影响不大。在冷凝温度0℃下,该环路热管在100~500W范围内均能稳定运行,且200W时环路热管传热效率最高,传热温差最小,稳定运行温度最低;另外,由于系统传输距离较长,每个工况达到稳定所需要的时间也较长,分布于1000至3500S内。随着加热功率的增大,环路热管热阻先减小后逐渐增大,该环路热管传热热阻最大不超过0.09℃/W,最小为0.024℃/W;随着传热距离的增大,管路的热损失增加,总压降和热阻也变大。当传热距离基本相同时,蒸发器容积的大小、冷凝器的冷凝能力及气液管线的布置形状均在一定程度上影响环路热管的最大传热能力。     

回收热泵压缩机散热的技术方案分析

介绍回收热泵压缩机散热的4种技术方案:利用待加热的低温气体吹过压缩机表面,利用待加热的低温液体流过压缩机表面的换热器,利用低温热泵工质液体喷入压缩机内部的工作部件表面,利用特定性质的热泵工质降低压缩过程中热泵工质的温度。对各方案的实施方法进行了分析与探讨。     

板式换热器传热和阻力特性的实验研究

利用搭建的液-液型板式换热器试验平台,根据实验数据运用定性雷诺数法拟合出传热关联式,找出Nu与摩擦因子f之间的通用关系式,为板式换热器的设计计算提供了依据。运用传热量与功率的消耗比来评价板式换热器的性能,找出了影响其性能的主要因素,进一步澄清了单纯依靠提高流速来增加传热性能是不经济的。     

Experimental research on heat transfer of pulsating heat pipe

Experimental research was conducted to understand heat transfer characteristic of pulsating heat pipe in this paper, and the PHP is made of high quality glass capillary tube. Under different fill ratio, heat transfer rate and many other influence factors, the flow patterns were observed in the start-up, transition and stable stage. The effects of heating position on heat transfer were discussed. The experimental results indicate that no annular flow appears in top heating condition. Under different fall ratios and heat transfer rate, the flow pattern in PHP is transferred from bulk flow to semi-annular flow and annular flow, and the performance of heat transfer is improved for down heating case. The experimental results indicate that the total heat resistant of PHP is increased with fill ratio, and heat transfer rate achieves optimum at filling rate 50%. But for pulsating heat pipe with changing diameters the thermal resistance is higher than that with uniform diameters.     

石墨烯-PFA复合材料换热器与金属换热器的传热性能对比

氟塑料换热器以其耐腐蚀、耐磨损等优点而备受关注,但氟塑料热导率较低,换热能力差,限制了其广泛应用。石墨烯-PFA复合材料兼具石墨烯优异的导热性和可熔性聚四氟乙烯(PFA)良好的耐酸碱腐蚀性,是新一代的换热器材料。搭建了余热回收测试实验台,对石墨烯-PFA复合材料换热器和金属换热器的传热性能进行对比。研究了不同烟气流速、不同进口烟气温度以及不同石墨烯配比对复合材料传热性能的影响。结果表明:对于金属换热器和复合材料换热器,当烟气流速从2.0增加到4.0 m/s时,传热系数分别增加到原来的1.19和1.34倍;随着进口烟温的升高,两种材质的传热系数分别降低了15.6%和14.7%;随着石墨烯含量增加,复合材料的导热系数以及传热系数均增加。     

传热规律、热漏和内不可逆性对吸收式热泵循环性能的影响

建立了考虑泵热空间到环境热源的热漏、工质循环的内部不可逆性以及工质与热源之间传热Q∝△(T^a)服从传热规律时的不可逆四热源吸收式热泵循环模型，导出了循环泵热率和泵热系数的一般关系；并导出了线性唯象传热定律时循环泵热率和泵热系数的基本优化关系、性能极值、循环中工质的最佳工作温度和换热器传热面积的最佳分配关系；通过数值耸例分析了传热规律、热漏和内不可逆性对循环性能的影响规律，比较了传热面积最优分配前后循环的最优性能。     

Sorption-compression heat pumps

Elementary and improved sorption-compression heat pumps are defined and recent developments are reviewed. The merits of the most interesting type, i.e. the resorption-compression (RC-) heat pump, are discussed. The performance of an industrial pilot RC-heat pump for production of process vapour is described. Some performance and cost examples for different applications are given.     

含内热源可燃性多孔介质中的传热研究

煤粉、弹药等含内热源的可燃性多孔介质传热过程在自然界和工程中广泛存在。文中分析了可燃多孔介质的热传递机理，建立了相应的导热计算模型，给出了典型物种在内热源作用下的内部温度场。     

Chemical heat pump using heat of reversible catalytic reactions

One of the most important objects of research in the field of energy conservation is development of a high temperature heat pump for the industrial sector. In this framework this paper introduces a new concept of heat pump, which is a hybrid between a compressor and chemical heat pump, where instead of the latent heat of liquids, the proposed system uses the heat of gaseous catalytic reversible reactions (type A → B + C). This paper proposes a simple scheme with a mathematical model for the calculation of the parameters necessary to qualify the behaviour of the Heat Reaction Chemical Heat Pump (HRCHP). The Coefficient of Performance (COP) is calculated as a function of the temperature of the heat source, the temperature to which the pump upgrades the heat and the conversion of the chemical reaction. A more optimized scheme is prospected.