乙醇和正丁醇添加剂对喷雾冷却的影响

喷雾冷却是高功率电子器件冷却领域最具有发展前景的散热方式。利用在去离子水中添加不同浓度低醇类（乙醇、正丁醇）添加剂以提升喷雾冷却换热性能的方法,搭建了喷雾冷却实验平台并就添加剂浓度对传热特性的影响进行了实验研究。实验结果表明在去离子水中加入乙醇和正丁醇,存在强化换热的最佳添加剂浓度。在还未达到最佳浓度值之前,添加剂浓度越高,喷雾冷却换热效果越好。乙醇的最佳浓度为4%,正丁醇的最佳浓度为0.5%。     

超声对无沸腾区浸液式喷雾冷却的影响研究

超声由于空化和声流机制可起到强化换热效果,为研究其在高热流下对喷雾冷却传热特性的影响,设计并搭建了以H₂O为工质的浸液式喷雾冷却实验平台,在无沸腾区范围内考察了不同喷雾高度、压力和热通量下超声场对喷雾冷却换热性能的影响。研究表明：超声浸液喷雾冷却的换热效果要优于浸液式喷雾冷却,在高热通量152 W/cm²情况下更加明显;强化换热效果会随着喷雾压力的升高而减小,在最佳喷雾高度10 mm和喷雾压力0.1 MPa条件下,浸液超声式喷雾冷却相比浸液式换热效果最高提升14.4%;超声对换热的改善作用随着喷雾高度增加而提升,喷雾高度18 mm时最高强化比29.1%。     

低压条件下纳米流体的沸腾换热特性

在不同低压压力和不同纳米流体浓度下对光滑传热面上的水基纳米流体的池内沸腾特性进行了试验研究.纳米流体由平均直径50 nm的氧化铜粒子加入去离子水中组成,没有加入任何添加剂.研究主要针对7.2 kPa到100kPa的压力区间和0.1%到2%的质量浓度区间内压力和颗粒浓度对光滑表面沸腾换热特性的影响,研究结果表明:压力对纳米流体的沸腾换热特性有强烈影响,沸腾换热系数和临界热流密度(CHF)强化率随着压力的降低而大幅度增加.纳米流体浓度对沸腾换热系数和临界热流密度(CHF)有重要影响,并且在质量浓度约1%附近存在一个最佳颗粒浓度.研究结果显示由与去离子水相比,质量分数为1%,压力为7.2 kPa的纳米流体在光滑表面上的沸腾换热系数和临界热流密度都得到了显著提高.     

系统压力影响下的喷雾冷却特性及温度均匀性

喷雾冷却是一种新型的高热通量换热方式。对以水为工质的封闭式喷雾冷却进行了实验研究,并结合实验现象对不同系统压力下喷雾冷却的换热特性及表面温度不均匀性进行了分析,并给出了相应的量纲1压力换热关联式。实验结果显示:由于系统压力较低,喷雾工质在较低的温度下进入两相区,其换热能力远远高于常压下的换热能力,且换热性能随系统压力减小呈指数性增大关系;在实验条件中,可以实现在85℃的平均壁面温度下,热通量达到360W.cm-2;低压下喷雾冷却被冷却壁面的温度不均匀性小于常压下温度不均匀性。     

潜热型功能热流体在微小管道内的换热特性

针对现代电子器件的散热需求,采用潜热型功能热流体为工作介质进行实验,并搭建流动换热实验台,研究5%、10%和15%质量分数下潜热型功能热流体与去离子水在微小圆形管道内的换热特性,结果表明,在雷诺数Re为300~1000范围内,潜热型功能热流体均表现出比水更好的冷却性能及更低的壁面温度,在实验测试范围内,相变引起的壁面温度降低率最大可达26.8%;潜热型功能热流体平均Nu随着流动Re数的增加而增加,并通过对实验数据分析,拟合了平均Nu数与流动Re数、质量浓度和流体Pr数的经验公式,最大偏差不超过7.5%,可以较好反应潜热型功能热流体的换热特性;潜热型功能热流体沿着管道长度方向的强化换热比与潜热型功能热流体浓度及流动Re数有关,存在强化换热的最佳长度。     

微小管道内相变微胶囊悬浮液换热特性

通过实验研究了去离子水和10%浓度相变微胶囊悬浮液在1mm、2mm管道内换热特性,结果表明:在Reynolds数Re=400~1000,1mm管道内去离子水和10%浓度相变微胶囊悬浮液局部Nusselt数Nux均比2mm管道的小,分析其原因,这主要是由于1mm管道壁厚管径比大导致的轴向导热比2mm管道强引起的;1mm管道内去离子水中加入相变微胶囊颗粒能够增强与管壁之间对流换热,且随着Re的增加,Nux增大,而2mm管道内去离子水中加入相变微胶囊颗粒,构成10%浓度相变微胶囊悬浮液,表现出比水更差的换热特性,并且随着Re的增加Nu_x降低。     

倾斜喷射时喷雾冷却无沸腾区换热特性

采用雾化角60°的半实心旋流式机械雾化喷嘴,以水为冷却介质,对流量4.44～7.05 L•h^-1,倾斜角在0°～49°之间变化时无沸腾区换热进行实验研究,并且给出了反映喷雾换热特性的量纲1换热准则公式。结果表明,倾斜角固定不变时,当喷射底面椭圆长轴与换热面相切时所对应的喷嘴高度为最佳高度,换热效果最好,冷却效率最高,其次分别是喷射底面椭圆长轴和换热面内接、外接的情况;对比不同倾斜角度、最佳高度下的换热,发现倾斜角度越大换热效果越佳,冷却效率越好。     

微小管道内相变微胶囊悬浮液换热特性

通过实验研究了去离子水和10%浓度相变微胶囊悬浮液在1 mm、2 mm管道内换热特性,结果表明：在Reynolds数Re=400～1000,1 mm管道内去离子水和10%浓度相变微胶囊悬浮液局部Nusselt数Nu_x均比2 mm 管道的小,分析其原因,这主要是由于1 mm管道壁厚管径比大导致的轴向导热比2 mm管道强引起的;1 mm管道内去离子水中加入相变微胶囊颗粒能够增强与管壁之间对流换热,且随着Re的增加,Nu_x增大,而2 mm管道内去离子水中加入相变微胶囊颗粒,构成10%浓度相变微胶囊悬浮液,表现出比水更差的换热特性,并且随着Re的增加Nu_x降低。     

冷凝法回收有机溶剂的优化设计

采用冷凝技术回收挥发性有机溶剂操作简单,回收成本低,工作原理为将废气冷却或加压到有机气体的露点温度以下,使其液化,而从废气中分离出来。根据其工作原理设计出一台有自动控制系统的管壳式换热器的样机(冷冻式干燥机),并利用该装置回收了乙酸乙酯、乙醇。通过试验测试了不同冷凝温度、换热时间对回收效率的影响,冷凝温度依次为-18,-15,-7℃,换热时间分别为5,10,20,25,30,40 min。试验结果表明:温度越低,回收率越高,-18℃时乙酸乙酯的最高回收率为70%,乙醇为96.77%;换热时间太长或太短回收效果均不理想,最佳换热时间为20—25 min。采取此种工艺回收溶剂效率得到提高,进一步研究工作压力、进气浓度等因素的影响,找到一个最佳条件可最大化回收有机溶剂。     

改性ZrO_(2)基催化剂催化乙醇转化制备正丁醇

正丁醇是一种重要的化工原料,也可作为燃料添加剂。以乙醇直接缩合制备正丁醇为探针反应,考察Cu、K改性对ZrO_(2)催化剂催化性能的影响。采用BET、XRD、FT-IR、H_(2)-TPR、XPS、乙醇-TPSR和CO_(2)-TPD对不同催化剂进行表征。结果表明,ZrO_(2)催化剂表面乙醇转化率和正丁醇选择性较低,引入Cu改性后,乙醇转化率和正丁醇选择性明显增加,进一步采用碱金属K改性后,乙醇转化率略有下降,而正丁醇选择性进一步提高。Cu的引入促进了乙醇脱氢性能,而K的引入增强了催化剂表面碱性强度,提高了催化剂碱量,促进了缩合反应的进行,从而提高了正丁醇选择性。KCuZrO_(2)催化剂在100 h反应过程中,乙醇转化率保持在约86%,正丁醇选择性约70%,具有较好的稳定性。     

喷雾冷却换热强化研究进展及影响因素

喷雾冷却是一种高效的散热手段,广泛应用于高热通量电子元器件的热管理。近年来,喷雾冷却引起了极大的关注,其换热能力得到了显著的提升。特别地,新型微纳米表面的开发极大地促进了喷雾冷却传热的发展,丰富了喷雾传热强化的机理研究。因此,本文全面系统地总结了喷雾冷却的最新研究成果,讨论了喷雾换热的强化机理,从传热表面特性,工作介质以及喷嘴参数等多个方面讨论了喷雾冷却换热的关键影响因素。最后,进一步探讨了喷雾冷却抑制Leidenfrost现象的机制,并对喷雾冷却未来研究方向进行了展望。     

分壁式精馏塔分离醇类三元物系的实验研究

自行设计分壁式精馏塔用于分离乙醇-正丙醇-正丁醇三元物系,并获取最优的操作条件。当进料中乙醇-正丙醇-正丁醇的质量比为1∶3∶1,回流比为7,液体分配比为1∶3,气体分配比为1∶1时,实验的分离效果最佳,塔顶产品中乙醇的质量分数为98.15%、侧线产品中正丙醇的质量分数为95.67%、塔釜产品中正丁醇的质量分数为94.77%。     

一种铜丝结构的新型微槽道平板热管

对一种铜丝结构的新型微槽道平板热管的换热特性进行了实验研究,实验在40、50和60℃3个稳定的管内蒸气温度条件下进行,实验工质为去离子水和乙醇。实验研究了铜丝直径、铜丝间距、实验工质和蒸气温度对热管换热特性的影响,为此新型热管在实际工程中的应用提供了设计依据。     

喷雾冲击条件下液膜流动与传热模型

针对现有喷雾冷却计算模型的不足,以质量、动量、能量守恒方程为基础,建立喷雾冷却非沸腾区的液膜流动与传热方程,并采用数量级分析的方法对方程简化,最后运用数值方法对模型进行求解。给定液滴速度及液体温度,由模型计算液膜厚度、平均热通量与液体流出温度,与实验测试结果对照。结果显示,液膜厚度的计算结果与实验结果相差6%以内;平均热通量和液体离开待冷却表面的最终温度计算结果与实验结果相差10%以内,且超过60%的计算结果偏差小于5%。计算结果与实验结果的高度匹配证明该模型可较好地反映喷雾冷却过程的流动与换热。由模型可以获取不同位置处液膜厚度与温度,从而加深对喷雾冷却传热机理的理解。     

喷雾冲击条件下液膜流动与传热模型

针对现有喷雾冷却计算模型的不足,以质量、动量、能量守恒方程为基础,建立喷雾冷却非沸腾区的液膜流动与传热方程,并采用数量级分析的方法对方程简化,最后运用数值方法对模型进行求解。给定液滴速度及液体温度,由模型计算液膜厚度、平均热通量与液体流出温度,与实验测试结果对照。结果显示,液膜厚度的计算结果与实验结果相差6%以内;平均热通量和液体离开待冷却表面的最终温度计算结果与实验结果相差10%以内,且超过60%的计算结果偏差小于5%。计算结果与实验结果的高度匹配证明该模型可较好地反映喷雾冷却过程的流动与换热。由模型可以获取不同位置处液膜厚度与温度,从而加深对喷雾冷却传热机理的理解。     

双流体喷嘴雾化特性实验

双流体雾化降温冷却技术是将气体和液体在喷嘴内部直接混合,在高压射流作用下直接雾化,雾化的小液滴气化时带走热量,从而降低工作区域温度。喷雾冷却降温系统广泛应用于养殖、高精度建筑及机械切削加工中刀具的冷却等。影响喷雾降温冷却的关键因素是雾滴粒径和雾滴运动速度。雾滴粒径越小,其总表面积越大,易于蒸发、气化,从而产生良好的降温效果;而雾滴运动速度加快则可以进一步加快工作区域的换热过程。文章利用相位多普勒粒子动态分析仪(PDA)对4种不同喷孔直径的喷嘴进行了较为详细的实验研究,获得了影响雾滴粒径和雾滴运动速度的重要因素,得到了双流体雾化喷嘴工作的最佳压力与孔径组合,为喷雾冷却降温的研究奠定了基础。     

纳米流体在芯片微通道中的流动与换热特性

对去离子水及体积分数分别为0.15%和0.26%的水基γ-Al₂O₃纳米流体在当量直径为194.5 μm的硅基梯形芯片微通道内的层流流动和换热特性进行了实验研究。考察了Reynolds数、Prandtl数以及体积分数对流动换热的影响。结果发现,使用纳米流体后,压降无明显增加,纳米流体的流动阻力特性与去离子水基本相同;对流换热Nusselt数较去离子水有明显提高,且随着体积分数的增加而增加;相同泵功下换热热阻显著下降。实验还发现纳米流体的强化传热效果在较高温度时更加明显。根据实验数据得到了梯形硅微通道内低浓度纳米流体的层流对流换热关联式。研究结果对于集成高效芯片散热系统设计具有重要意义。     

循环冷却水中钙离子对生物酶缓蚀性能的影响

研究了循环冷却水中钙离子对溶菌酶、脂肪酶的酶活性、特征性能及缓蚀性能的影响,通过正交实验优化了循环冷却水中钙离子作为添加剂的生物酶缓蚀剂的组成。结果表明:循环冷却水中钙离子可以提高生物酶的酶活性及缓蚀性能;当溶菌酶质量浓度为20mg·L-1、脂肪酶质量浓度为70mg·L-1、钙离子质量浓度为157.57mg·L-1时,缓蚀效果最佳,碳钢挂片的腐蚀速率为0.0007mm·a-1,缓蚀率达99.79%。     

换流阀冷却用相变乳状流体的制备及其性能

为提高换流阀冷却能力，以相变材料（高级脂肪酸酯CrodaThermTM 47和CrodaThermTM 53）、乳化剂（硬脂醇聚醚BrijTM S2和油醇聚氧乙烯醚Sympatens AS-100）和成核剂（聚乙烯醇）以及去离子水为原料，制备了换流阀冷却用相变乳状液。探究了相变乳状液的配方和制备工艺等对相变乳状液性能的影响，确定了最佳配方（以相变乳状液的总质量计，相变材料、乳化剂、成核剂和去离子水的质量分数分别为16%、1.6%、2.4%和80%）和剪切工艺（剪切速率50 ks-1，持续5 min）。对制备的换流阀冷却用相变乳状液进行了对流换流系数、电导率、带电稳定性以及与冷却系统兼容性等分析，结果表明，与去离子水相比，所制备的相变乳状液的表观比热容提升了约50%，换热能力提升了2倍左右。其电导率、绝缘耐压等关键性能参数均能满足高压条件下换流阀冷却的应用要求。     

铜及铜合金电化学抛光

在酸性条件下对紫铜进行了电化学抛光,其工艺流程主要包括:除油,活化,电化学抛光和真空干燥.采用正交试验,讨论了抛光液中各组分及各工艺参数对抛光效果的影响,得出了最佳配方和工艺条件:30%硫酸 60%磷酸 5%去离子水 5%添加剂(即3%乙醇 1.8%尿素 0.2%苯并三氮唑),温度45℃,电流密度40A/dm2.