不同形状微针肋通道流动与换热性能影响研究

采用CFD模拟软件,结合实验研究,针对圆形、三角形和方形截面微针肋通道流动与换热进行了三维数值模拟分析.分别模拟了不同雷诺数Re下,三种形状肋片的绕流流场和肋阵温度场分布,并计算摩擦阻力系数f、努谢尔特数Nu等参数评价针肋微通道流动换热性能.结果表明,f随Re的增大而减小,且低Re下,三角形针肋的f最小.Nu随Re的增加而增大.三种形状中,圆形针肋的Nu数最大,换热效果最好.综合流动和换热特性评估,认为圆形针肋比方形和三角形针肋更优.通过实验对比发现,微尺度效应对模拟结果的影响有一定的误差,但是整体趋势与模拟结果一致.     

不同形状疏水性微肋阵内流场Micro-PIV流动可视化研究

运用Micro-PIV显微粒子图像测速系统对不同截面形状、不同接触角微肋阵的流动特性展开可视化研究.通过制备接触角为83°、99.5°、121.5°、151.5°的疏水表面,研究Re数为100～450时工质绕流圆形、椭圆形和菱形微肋阵速度与流线变化,并对流场进行分析.实验结果表明,在圆形微肋阵中尾涡的出现相比于宏观尺度有明显延迟,直到Re达到250时在中间的圆柱尾部才出现对称漩涡.对比3种形状微肋阵可发现,椭圆形具有的流线型结构和菱形具有的细长结构不易发生边界层分离.在经过疏水性处理后,圆形针肋尾部的边界层分离明显延迟,接触角为151.5°的表面边界层最晚分离.     

液滴撞击超疏水—亲水混合表面的动态行为特性

对液滴撞击普通表面、疏水表面、疏水—亲水混合表面的行为进行可视化观测,对比研究不同撞击表面的动力学特性,分析表面润湿性以及撞击速度对撞击行为的影响.疏水部分接触角选取115°、135°和150°.液滴撞击不同的表面,均会发生铺展、回缩、反弹或破碎行为.液滴撞击疏水表面的速度越大,表面的铺展因子越大,但不会影响最大铺展时间(3 ms).当液滴以2.43 m/s的速度撞击超疏水表面时,铺展因子可达3.43.研究发现,液滴撞击超疏水—亲水混合表面未发生反弹,且撞击速度越大,接触角越大,液滴撞击产生的液指越多,断裂产生的次生小液滴越多.结果表明,超疏水—亲水混合条纹可以减小单个液滴的体积,减少液滴的二次回弹.     

风光互补发电系统性能实验研究

发挥太阳能、风能发电系统的互补优势,稳定高效地输出电能是解决现有能源紧缺、经济环保的重要举措。针对风光互补发电系统中的风能、太阳能发电特性,通过实验对影响风能、太阳能系统达到最优功率工作点的基本参数风速、风轮半径、负载、温度、光照强度等进行了研究;同时基于最大功率策略,针对某家庭用电需求进行优化设计,并探讨了风能、太阳能及蓄电池输出电能的特点。研究发现:风光互补发电系统发电输出基本稳定;在1天中的24 h内,中午时间段光照及风量充足,不需要蓄电池供电且电量有盈余,而其他时间段,除了晚间20:00—24:00以外,基本都需要蓄电池供电。     

地热驱动氨水吸收式动力/制冷复合循环参数优化分析

针对中低品位地热驱动的氨水吸收式动力/制冷复合循环的热力学性能展开分析与优化,在Kalina循环的基础上利用氨水变温蒸发的特性,将正向动力子过程与逆向制冷子过程耦合,对外实现动力与冷量的联供。本文对影响复合循环热力性能的工质对浓度x_w/x_b、氨水发生温度（露点温度）t₁₄、循环倍率K以及分流比n四个重要参数展开了分析优化。研究表明,在x_w/x_b=0.50/0.32、t₁₄=180℃、K=2.80和n=0.505的优化工况下,复合循环的热效率和?效率分别可达19.38%和59.77%,较氨水动力循环分别高出3.71%和4.74%,较水蒸气朗肯循环分别高出8.54%和35.81%。     

开口结构对微肋阵沸腾换热及汽泡动态生长特性的影响

为了研究开口结构对微肋阵矩形通道沸腾换热的影响,本文对开口水滴形微肋阵通道流动沸腾换热性能进行可视化实验,并与水滴形微肋阵通道流动沸腾换热性能对比,借助高速摄像仪对通道内不同流量下气泡的流动和生长过程进行记录与分析。以去离子水为工质,入口温度为30℃,流量范围为0.2～7.2 kg/h,加热电压为60 V,拍摄频率为500 fps。实验结果表明:微肋阵的开口结构会影响流动特性;开口结构增加了传热面积,有利于汽化核心的形成,有利于换热。在较低和较高雷诺数下,开口水滴形微肋阵的对流换热优于水滴形微肋阵;开口水滴形通道Ⅱ区和Ⅲ区域内气泡的等待时间和生长时间均随雷诺数的增大而逐渐增大,且气泡的生长时间大于等待时间,此外,针肋末端Ⅱ区域的等待时间和生长时间均比Ⅲ区域的更短。     

三压力氨水动力循环的热力学分析

在卡林纳循环基础上增设1个预热器和1个水冷溶液冷却器而构成的三压力氨水动力循环(TPAWPC),能更合理循环能量,节省换热面积,且可生产生活热水。在循环热效率ηth基础上,考虑余热回收率ηwh,选取两者的乘积(动力回收效率η0)作为评价准则,模拟计算分析了工质工作浓度和基本浓度、循环倍率、透平进口温度等循环重要参数对循环热力性能的影响。结果表明,工质的工作浓度决定了循环工作压力,工质基本浓度必须与工质工作浓度相配合方可获得高效率;循环倍率对循环动力回收效率呈正向较弱影响;当透平进口工质参数为400℃/8MPa,循环最低温度为30℃时,循环热效率和动力回收效率分别为26.05%和22.47%。