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。     

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.     

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。     

倾斜角及充液率对脉动热管运行性能的影响

在内径分别为1 mm和2 mm的细铜管弯曲而成的40弯头脉动热管试验装置上,采用R123、水和酒精为工作介质,研究了倾斜角及充液率对脉动热管传热性能的影响.结果表明:在相同的热负荷下,当倾斜角从+90°逐渐转到0°,最后转到-90°时,平均蒸发温度有不同程度的提高;在较低负荷下,倾斜角对运行性能的影响比较明显;对于多弯头数管状脉动热管,重力作用对其传热性能的影响仍然存在,但影响程度随着热负荷的增加及管内径的减小而减弱;最佳充液率范围与管内径、加热模式、热负荷及工质种类等因素有关,在工程应用中,最佳充液率可近似取管内总体积的55%左右.     

常规工况下多弯头数脉动热管运行性能的实验研究

设计了两组内径1和2 mm的40个弯头细铜管组成的脉动热管,通过开启或关闭管路中的一个阀门,可以得到闭式或开式两种回路形式,分别采用R123、水及酒精为工作介质,充液率从15%变化至95%,安装角度可任意调节.通过实验,分析比较了管内径、工质种类及充液率、加热角度以及回路形式等多弯头数脉动热管在常规工况下启动及传热性能的影响.     

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。     

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%。     

脉动热管运行可视化及传热与流动特性的实验研究

对脉动热管的运行进行了可视化实验 ,在不同的充灌率、倾角、截面形状、加热量条件下对脉动热管的运行进行了测试 ,实验结果表明 :脉动热管是一种十分有效的散热技术 ;脉动热管存在传热极限 ;在最佳充灌率 (5 0 % )和最佳倾角 (5 0°)下运行的脉动热管传热极限最高 ,高热流密度下的传热热阻最低 ;当热流密度较小时 ,三角形通道的脉动热管要优于正方形通道的脉动热管 ,但当热流密度较大时 ,通道形状对热阻和单位截面传热极限影响不大 ;通道大小对热管的热性能影响很小     

不同充液率和加热功率下乙烷脉动热管传热性能研究

通过实验研究了在充液率为30%～70%,加热功率为10～60 W的工况下乙烷脉动热管的传热性能。结果表明:随着加热功率的增加,冷凝段和蒸发段的温度波动依次经历了低幅低频、低幅高频、高幅高频和高幅低频的振荡模式;在中低加热功率下,蒸发段和冷凝段的温度振荡波形相位角相差180°,而当高加热功率时,蒸发段和冷凝段的温度变化是同步的;在不同的加热功率下,脉动热管均在50%充液率时达到最佳传热性能;脉动热管的传热性能随加热功率的增大先增强后减弱,其存在最佳加热功率使得脉动热管的换热效率最高。     

单回路紫铜_水脉动热管传热性能的实验研究

实验研究了单回路紫铜—水脉动热管在水冷方式和定传热功率时,冷却水流量、倾角、管径和充液率4种因素对热管传热性能,包括管壁测点温度、冷热段均温、传热温差、传热热阻和温度振幅的影响规律,得到提高传热性能的一些措施。结果显示:水平放置的单回路脉动热管无法启动;30°以上倾角管内可产生振荡,增加倾角可降低传热热阻;定加热功率下,冷却水流量存在最佳值,过大和过小都会增加传热热阻;在脉动热管允许管径范围内,增加管径可大大降低传热热阻;相同传热功率时,30%充液率热管的传热热阻明显低于70%充液率管;小而均匀的壁温振荡比大幅锯齿状振荡时的传热性能好。     

重力热管单线内螺纹分布强化换热实验研究

采用实验方法,研究了不同的内螺纹分布和油浴温度等因素对热管换热特性的影响。实验选用的热管材料为紫铜,外径16 mm,壁厚3 mm,长度为200 mm,传热工质为水,充液率为20%。实验结果表明:在同一油浴温度下,内螺纹重力管的启动特性要优于光滑重力热管。对比不同油浴温度下,布置内螺纹能够有效地降低热管的工作温度。实验选型的内螺纹仅布置在蒸发段不会提高热管的换热系数,而在绝热段和冷凝段布置内螺纹则能够使换热系数显著提升,且随油浴温度的增加,换热系数线性增加。     

表面活性剂对水工质超长重力热管传热性能的影响

超长重力热管是近年来被提出的用于干热岩地热能开采的一种新技术。该技术方案通过工质的沸腾-冷凝相变来进行热量传输从而在地面获得地下数千米深的热量,突破了常规热管的热力输运距离。表面活性剂能降低液体的表面张力,从而改变液体工质的沸腾特性,能在一定程度上提升常规热管的热力性能,但在超长重力热管中的作用仍有待研究。本文在自行搭建的超长重力热管实验系统（L = 40 m,D = 7 mm）中,以不同浓度的十二烷基硫酸钠（SDS）水溶液为工质,研究了表面活性剂的加入对超长重力热管采热性能的影响。实验发现SDS的加入降低了热管的最佳注液量。纯水工质的最佳注液率为30%（注液高度为6 m）,随SDS浓度升高,最佳注液率降低至10%（注液高度为2 m）。实验还发现,SDS的影响在不同注液量条件下有很大区别:注液量较低（2 m）时,加入SDS后热管性能改善,随着SDS溶液浓度的升高,热管的采热性能提高;注液量较高（6 m）时,加入SDS后热管性能下降,随着SDS溶液浓度的增大,采热性能下降。分析热管测温点温度波动发现,加入SDS对不同注液高度工况的影响机制并不相同。注液量较低时,SDS的加入使得热管整体壁温下降,这可能和常规热管中一样,是由于沸腾相变更加剧烈,壁面润湿性提升,从而提高了热管的采热性能。但在注液量较高时,加入SDS后,温度波动幅度减小且沿高度迅速衰减,这可能是由于工质表面张力的降低,沸腾时气泡聚并减弱,热管工作时产生的间歇沸腾减弱或消失,导致超长重力热管的采热性能下降。因为间歇沸腾在一定程度上有利于降低热管注液段与外界环境的温差,减少散热。     

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。     

Heat transfer characteristics of liquid–solid circulating fluidized beds

An experiment was conducted to obtain heat transfer data in liquid–solid circulating fluidized beds. In the experiment, two kinds of risers were provided, their inner diameter being 24 mm and 12 mm, respectively. Tested particles were of glass and ceramics, having a diameter range from 2.10 to 4.95 mm. Water at ambient conditions was used as the fluidizing liquid. The experimental data showed a trend where the heat transfer coefficient increases gradually with increasing liquid velocity approaching that for a liquid single‐phase flow (“heat transfer enhanced region”), and finally coincides with that for a liquid single‐phase flow (“liquid single‐phase heat transfer region”). The heat transfer coefficient in the heat transfer enhanced region was found to be a function of the slip velocity between liquid and particles. Based on the experimental data, a correlation was proposed for predicting the heat transfer coefficient in the entire region from the heat transfer enhanced region to the liquid single‐phase heat transfer region, which could reproduce the experimental data with an accuracy of ±15%. The proposed correlation agreed well with existing data. © 2008 Wiley Periodicals, Inc. Heat Trans Asian Res, 37(3): 127–137, 2008; Published online in Wiley InterScience ( www.interscience.wiley.com ). DOI 10.1002/htj.20200     

两相流振荡换热过程数值模拟分析

为深入了解振荡条件下的两相流运动过程与流动换热特性,采用数值仿真研究方法,摒弃活塞复杂的结构因素,以简化模型为研究对象,从基础问题出发探索各因素对两相流振荡换热过程的影响。通过一系列的数值模拟,直观地展现了油腔内两相流运动过程是高度紊乱的不对称流动。研究结果表明:除活塞二阶运动产生偏离外,油腔上下运动引起的压力变化也将引起油柱倾斜,造成喷油与油腔入口偏离;活塞运动产生的强制振荡是影响腔内流动换热波动的决定性因素,油腔表面传热系数、填充率等的波动频率都与活塞运动频率完全吻合。此外,研究还发现喷油速率、活塞转速等参数对填充率和传热系数都会产生显著的影响,但这些影响因素可能并不是单一作用而是相互耦合的。喷油油柱在进入油腔时的速度与活塞的最大运动速度之间的匹配度可能是影响油腔填充率及传热系数的一个关键因素;当喷油的绝对速度与活塞最大速度接近或大于活塞最大速度时,将达到较为理想的填充率和传热系数。     

自激振荡流热管内Cu-水纳米流体的传热特性

对工质为Cu-水纳米流体的自激振荡流热管在不同激光加热功率下的热传输特性进行了实验研究,并对工质为蒸馏水的自激振荡流热管的传热性能进行了比较.通过对不同的充液率、Cu纳米颗粒份额的Cu-水纳米流体自激振荡流热管实验结果分析发现:自激振荡流热管内Cu-水纳米流体的热传输具有一定的特殊性,在一定条件下纳米流体可以起到强化传热的作用,但决定纳米流体自激振荡流热管热传输性能的参数应是充液率.     

一种新型微热管传热性能的实验研究

对一种新型的平板式微热管一零切角曲面微热管进行了实验研究。以热阻为基础，研究不同倾角、工质、充液比下微热管的热性能。为便于分析，将热管总热阻分解为4个部分：加热热阻、蒸发段热阻、冷凝段热阻和热沉热阻。通过实验得出如下结论：微热管总热阻的主要变化因素是冷凝段热阻和蒸发段热阻；与相应的无工质平板式换热器相比，实验件主要热阻变为热沉热阻．蒸发段和冷凝段热阻所占比例较低。根据不同的充液比和倾角。微热管传热极限分别由局部干烧和核态沸腾向膜态沸腾转化引起。实验表明。这种新型的微热管具有良好的应用前景，但是对于其机理还需要更深入的研究。     

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。     

强化太阳能相变蓄热技术的研究进展

为解决太阳能的间歇性问题,常将其与相变蓄热技术进行结合。与传统显热蓄热相比,相变蓄热可将蓄热能量提高数倍以上,具有巨大的研究和应用价值。本文总结分析了相变蓄热的传热机制及在强化太阳能相变蓄热技术上的研究手段,如变换蓄热结构、添加肋片、使用相变胶囊、充注多相变材料、蓄热材料中添加高导热物质等。分析结果显示,相变传热机制中,融化过程主要考虑对流换热,凝固过程热传导占主导;使用肋片、相变胶囊等,主要增大相变材料接触面与蓄热体的比值,进而改善传热;蓄热材料添加高导热物质,可以改善相变材料的团聚、结核及使用寿命,从而提高导热性能,其中添加泡沫金属效果最为显著。