竖直矩形窄通道内水流动沸腾换热特性的研究

建立单面加热垂直矩形窄通道流动沸腾换热试验装置,针对截面250mm×3.5mm的窄缝通道,对水流动沸腾换热特性进行试验研究。通过试验分析可知:(1)随着干度的增加,局部换热系数先增加后减小,有一个最大值,此时处于饱和核沸腾区域,其蒸汽干度也接近于0,同时也接近于沸腾起始点。相应地流体从单相流-泡状-块状流-搅拌-环状流转变。(2)在流动沸腾换热中,热流密度对核态沸腾换热有明显影响,而对流动沸腾液膜蒸发的影响甚小,所以可以认为由热流密度的变化而引起的换热变化,主要表现在核态沸腾。(3)入口温度的变化对单相流动的换热系数有影响,而沸腾换热系数与流型及汽泡的产生及扰动有极大关系,入口温度对流动沸腾局部换热系数基本没有影响。     

微尺度通道内混合物流动沸腾特性研究

对非共沸混合工质R32／R134a(25％／75％)在微尺度管内的流动沸腾换热特性进行了试验研究。试验结果表明,在较高热流密度下,微尺度管内流动沸腾换热与质量干度和质量流量基本无关,热流密度对换热有着很大的影响,在较宽的热流密度范围内,核态沸腾在换热过程中占据主导地位。和细小管道相比,在相同条件下,微尺度管道内的流动沸腾表面传热系数高于细小管道。     

流动沸腾条件下微通道壁面温度的红外特征

设计并搭建了沸腾换热试验台,采用TH5104红外热像仪测量微通道壁面温度来研究混合制冷工质在微通道内的沸腾换热特性.测量试件是一外径为1.22 mm,内径为0.86 mm,长为200 mm的不锈钢单圆管.实验利用红外热像仪测量并记录下质量流量为1 726～8 635 kg/m2·s,热流密度为65～231 kW/m2时壁面温度的变化情况.实验分析和讨论结果显示:微通道壁面的温度分布沿着轴向变化有明显的规律性;水平微尺度通道内流动沸腾过程中,试件前后段有较大的温差效应,温差的正负与热流密度的大小有关;壁面温度的变化与热流密度、管内工质的流型和换热形式关系密切,流型越复杂,壁面温度变化越剧烈.     

CO_2/润滑油混合物在水平管内流动沸腾换热的试验研究

为了测试润滑油对CO2流动沸腾换热特性的影响,以指导CO2换热器的设计,对CO2/润滑油混合物在水平管内的流动沸腾换热系数进行了试验研究,试验工况质量流量为2.74~5.61kg/h,热流密度为3.2~5k W/m2,测试段入口干度为x=0.2~0.5,蒸发温度在-4~8℃之间,选择PAG作为润滑油,浓度为0~6%。试验结果表明,润滑油浓度越大,CO2的局部换热系数越小;润滑油浓度较低时(<3%),换热系数下降较大,再增大含油量,换热系数下降的趋势减缓。增大蒸发温度可以延迟干涸的发生,相反地,大的热流密度和质量流量可以使管内提前出现干涸。CO2/润滑油混合物的换热系数随蒸发温度的升高而增大,随热流密度和质量流量的增大而减小。     

再循环重力供液制冷系统换热性能可视化研究

建立了再循环重力供液制冷系统可视化试验台,在不同工况下对制冷系统进行实验研究,观察玻璃蒸发管内制冷剂的沸腾换热流动状态,研究分析重力供液蒸发器的传热特性。试验表明:再循环重力供液蒸发器内,制冷剂的沸腾换热出现了气泡流、气塞流、气弹流、分层流、波状分层流等流型。通过编程计算得到,经过修正的J.Chawla关联式和Kandlikar关系式分别在低温及高温工况下对沸腾换热系数有较好的预测,计算结果与试验值的偏差均在12.5%以内,采用两种关联式相结合的方法能较好地对重力供液蒸发器管内沸腾换热进行预测。     

微通道中液氮的流动沸腾——两相流动压降分析

对液氮在直径为0.531 mm,加热长度为250mm的圆管中的流动沸腾压降和传热特性进行研究.作为第一部分,主要对微通道中液氮的两相流动压降进行试验研究与分析.结果表明:在核态沸腾起始时,质量流量迅速降低,而压降突然增大,并伴随着明显的温度滞后,幅度约为4.0～5.0 K.由于压降很大,在微通道内液氮的两相流动中会出现闪蒸,从而对质量干度产生重要影响.最后,利用均相模型和三个两相流动模型(L-M模型,Chisholm B系数模型和Friedel模型)对微通道沿程压降进行分析和比较.不同于常规通道的是,均相模型可以很好地预测压降试验结果,而三个两相流动模型的预测偏差较大,这是由于在微小通道中的高速流动情况下,汽相和液相混合比较均匀;同时液氮的液汽密度比很小,这也有利于均相模型的预测.     

立式螺旋管汽水两相流动沸腾干涸点试验研究

为研究螺旋管内汽水两相流干涸特性,在较宽的流动参数范围内(系统压力P=2～7 MPa,质量流速G=150～700 kg/(m~2·s),热流密度q=75～350 k W/m~2)对一立式螺旋管(内径15. 26 mm,螺旋直径350 mm,螺旋升角10°)进行了试验,分析了管内流动沸腾传热系数和壁面温度的变化特征,获得了压力、质量流速、热流密度3个流动参数对临界干度的影响规律,并将现有文献中的临界干度预测关系式与试验结果进行了对比,推荐了适用于该工况范围的关系式。     

润滑油对管内沸腾换热影响研究综述

润滑油的存在会对管内流动沸腾换热产生影响，不同粘度、浓度的润滑油影响效果不同，不同的换热条件，如干度、质量流量、热流密度的变化也会改变润滑油对换热的影响。因此，本文对相火文献的研究成果进行了回顾，分析和总结了润滑油对管内流动沸腾换热的影响。     

CO_2池沸腾换热关联式理论分析

总结了常见的池沸腾换热关联式。通过对池沸腾换热过程分析得出CO2在小热流密度和大热流密度范围下的一种分段的换热关联式。将新的拟合公式值和预测关联式值进行比较,得出CO2的拟合公式值与理论关联式及实验拟合关联式的预测值的偏差在±16%之内,具有一定的通用性。通过对CO2池沸腾换热过程的分析,得出池沸腾换热的影响因素及其变化规律,并总结了常用的强化池沸腾换热方法。     

非圆截面小通道内R113的流动沸腾换热特性

针对非圆截面小通道流动沸腾换热研究报道较少的现状,以R113为工质,对4种不同水力直径的正方形、三角形截面小通道内的流动沸腾换热特性进行试验研究,试验参数范围：入口干度,过冷～1.0;质量流速400～ 3 300 kg/(m2?s);热流密度20～150 kW/m2,并将试验结果与相近水力直径的圆通道内流动沸腾试验结果进行了对比分析。试验结果表明：非圆小通道内饱和流动沸腾局部壁面温度与质量流速密切相关,并受热负荷与流动沸腾换热状况的影响;质量流速和壁面热负荷是非圆小通道内流动沸腾换热特性的主要影响因素;与相近水力直径的圆通道内流动沸腾试验数据对比显示,非圆截面小通道具有明显的强化传热作用。     

电子设备芯片沸腾换热应用试验研究

针对电子设备单芯片热耗超过500 W、热流密度超过50 W/cm²、单个机柜超过50 kW 的散热需求,采用沸腾换热结合微槽道的方法为大热耗、高热流芯片散热提供了新的解决方案。通过试验验证了微槽道与常规通道蒸发器的流动和换热差异。结果表明,微槽道相比常规流道,其散热温差降低了44%,细长结构的微槽道蒸发器能获得更优越的换热性能,流动沸腾换热系数可达2 ~ 3 W/(cm²·K)。     

高热流密度功放芯片冷却用两相流技术研究

功放芯片是现代雷达和电子战设备最重要的发热器件,其中Ga N芯片在T/R组件中得到了越来越广泛的应用。文中针对Ga N芯片热耗大、热流密度高等特点,探讨了从两相流冷却技术角度解决散热问题的工程可行性。分析了两相流冷却原理,提出了用菱形肋微通道冷板来强化对流沸腾换热的方法,并搭建了试验系统对散热性能进行了测试。试验结果证明了两相流冷却技术应用于高热流密度功放芯片散热的有效性和可行性,为未来高热流密度功放芯片的散热提供了可行的解决方案。     

通断型微通道的结构优化与流动特性研究

微通道换热器在解决高热流密度下的散热问题时表现出显著优势,实际工业应用通常采用集成式结构进而充分提高反应效率,但目前在反应元件集成过程中很容易发生流量分布不均进而影响换热性能,甚至出现“干蒸”以及“供液过多”的现象。因此,研究工质在平行微通道内相分配特性对于改善换热效率具有重要的指导意义。通过对通断型微通道进行结构优化,提出一种带有横向微腔的两侧加宽型微通道结构,以流动分布、传热特性、两相分配相对偏差以及压降波动来判定通断微通道相分配均匀度。研究结果显示：通断微通道进行结构优化后显著提高了相分配均匀度,各支管内气体流量相对偏差小于40%,横向微腔的设计使得相邻两个通道间充分混合,整体流动均匀效果提高了37.5%。通过对两侧通道进行加宽设计,起到了气泡过滤器的作用,减小两侧空间压力,保证通道内流型以及压力的一致性。     

细通道内R717沸腾干涸特性及关联式评价

研究了R717(氨)在管内直径3 mm细通道内的沸腾传热及摩擦压降特性。从试验结果来看,干涸前后,传热系数与摩擦压降呈现截然相反的变化趋势,干涸前,随着干度的增加,传热系数与摩擦压降明显会逐渐增加。而在干涸后,随着干度的增加,传热系数与摩擦压降出现了不同程度的衰减。利用实测数据对现存的流动沸腾传热关联式和两相流摩擦压降关联式进行评价,评价关联式捕捉干涸后传热系数与摩擦压降衰减的能力。     

微通道内单相及气液两相流动换热数值模拟研究进展综述

随着科技的发展,微电子设备的散热量越来越大,传统换热器将难以满足其散热需求。微通道散热是一种新型的高效换热技术,其结构紧凑、换热性能突出、运行安全可靠的特点引起国内外学术界和工业界的广泛关注。试验技术存在对换热装置加工工艺和测量仪器精度的高要求,成本高、准备周期长;数值模拟技术成本低、计算周期短,探索微通道内单相和气液两相流动换热特性更为便捷,其优势也日益突显。详细介绍了针对微通道换热器的传热流动数值模拟研究方法,对比分析了包含LBM模拟方法和VOF气液两相流模型在内的典型数值方法,并总结了数值模拟在微通道单相换热特性、气液两相换热特性和临界热流密度方面的研究进展。     

横掠管束降膜流动和传热特性

为了明确绕管式换热器壳侧降膜流动特性对传热性能的影响，建立三维壳侧计算域，采用VOF模型，在干度工况范围为0.1～0.9，热流密度为1 275～8 000 W/m²，质量流率为120 kg/(m²·s)时，分析了乙烷在绕管式换热器壳侧降膜流动过程。结果表明：对于乙烷工质，流型依次为层状流、半环状流、液滴流。干度为0.3，热流密度为4 000 W/m²时为层状流向半环状流转化点；干度为0.6和0.7，热流密度4 000 W/m²时为半环状流向液滴流转化点；在层状流向半环状流及半环状流向液滴流转化点传热系数均下降。干度为0.1～0.2，传热系数与干度成正相关；干度为0.3～0.7，传热系数与干度成负相关；干度为0.8～0.9，传热系数随干度变化不明显；流型为层状流和半环状流时，热流密度与传热系数成正相关。流型为液滴流时，热流密度与传热系数成负相关。     

润滑油对R32在水平光管内流动沸腾换热特性及压降的影响

对R32在φ5mm和φ7mm的水平光管内的流动沸腾时,润滑油对换热与压降特性的影响进行了试验研究,试验的质量流量范围为100~500 kg/(m~2·s),润滑油的含量在0~5%之间。结果表明,沸腾换热系数随着质量流量的增大而增大。在低干度区,换热系数随干度的增大而增大,当干度达到0.7~0.8时,换热系数达到最大。随着润滑油含量的增大,局部换热系数在减小。压降随着管径的减小和质量流量的增大而增大。润滑油含量的增大,导致压降的增大。在5mm管内,润滑油含量对换热系数和压降影响比较明显。     

一种低流量强化换热液冷冷板的研究

随着芯片集成度和热流密度的不断提高,常规的深孔钻液冷冷板难以满足高热流密度芯片的散热需求.文中基于微通道散热原理,采用往返式流道,设计出了一种低流量强化换热冷板,仿真和实验结果表明:低流量强化换热冷板仅需深孔钻冷板的1/3流量即可实现与深孔钻冷板相当的散热性能;当两者流量相同时,低流量强化换热冷板的散热能力明显优于深孔钻冷板,可用于400 W/cm2高热流密度芯片的散热.     

R410A-油混合物在7mm C形光管内蒸发换热特性及关联式

对R410A-润滑油混合物在7 mm C形水平光管内流动沸腾的换热特性进行试验研究和分析,并基于混合物性开发出7 mm C形水平光管内流动沸腾的换热预测关联式.试验工况为:质流密度200 kg·m-2·s-1、300kg·m-2·s-1、400·kg·m-2·S-1;蒸发温度5℃;测试段干度范围为0.3～0.8;润滑油浓度范围为1%～5%.润滑油的存在引起换热增强,最大增强换热达30.1%.而随着干度及质流密度的增加,润滑油对换热的增强作用减弱.基于混合物性开发的新关联式预测值与90%以上的试验数据的偏差都在士15%以内,平均偏差5.1%,最大偏差为21.9%.     

核能海水淡化源蒸汽质量流量的测量与新的密度补偿式

本采用汽液两相流均相流动的模型,分析了涡街流量计在核能海水淡化源汽的捏流量测量中的适用性,并结合低压和蒸汽的热物理性质,论述了涡街流量计测量低压饱和蒸汽质量流量的误差一蒸汽干度之间关系。给出了一个用于低压饱和蒸汽质量流量测量的变系数密度补偿式和该补偿式的特色。