等温容器放气过程中对流换热模型的研究

为了提高等温容器的性能,对等温容器放气过程中的对流换热模型进行了研究。用4个已知流量特性的电磁阀分别对4种等温容器进行了放气实验,采集放气过程中的压力曲线,并采用“停止法”得到放气过程中的温度曲线。基于等温容器放气过程的热力学模型,结合放气过程中的压力曲线和温度曲线,确定了放气过程中的对流换热系数,最后利用相似原理拟合得到了放气过程中声速阶段和亚声速阶段的对流换热经验关系式。声速阶段和亚声速阶段的经验关系式不仅体现了放气速度对对流换热的影响,还反映了铜丝填充密度,也就是孔隙率对换热的影响;声速阶段的经验关系式中还引入了空气压缩比,体现了空气在高压缩状态下压缩性对对流换热的影响。     

变密度多孔介质强化导热模型及实验研究

以等温容器截面为研究对象,基于多孔介质模型,采用变密度填充容器,强化中心向容器壁的导热。首先,基于稳态导热最小化热阻模型,确定了变密度铜丝2层和3层填充方案。其次,按确定的分层填充方案搭建实验台并测定容器有效导热系数,与均匀填充相比,导热系数分别增大了52.9%和77.9%。最后,对变密度填充下的瞬态导热进行了数值模拟研究,在中心温度200℃和中心热功率恒定两种情况下,经过一定时间热传导,变密度填充缩小了容器中心到容器壁的温度差。以上研究结果表明基于最小热阻的分层变密度填充铜丝可以强化由中心向周围的导热。