纳米流体冲击射流换热特性实验

以纳米流体为工质对冲击射流冷却系统的综合性能进行实验,主要研究了添加纳米颗粒的纳米流体与水在不同流速、不同射流高度等条件下冲击射流的传热效率,同时也对不同种类的纳米流体的换热效率进行了对比。结果表明：对于添加了纳米颗粒的冲击射流冷却系统,传热效率得到显著提高,但当质量分数达到0.5%时,传热系数变化不明显。对于不同种类的纳米流体：Cu-水、Al₂O₃-水和Al-水纳米流体,其中Cu-水的换热效率最高,存在一个特定的射流高度,使传热系数达到最大值。研究结果对设计制造轻型紧凑的高效换热器有实用的工程价值。     

脉动燃烧尾气冲击流传热特性的实验研究

对脉动燃烧尾气冲击流的传热将性进行了实验研究。利用自制的小型Helmhonz脉动燃烧器产生的尾气直接冲击陶瓷板，改变不同参数并测量各点温度随时间的变化，以预测纸张或织物等平面物料的传热特性及流动特性；根据测量数据得出了不同条件下的传热系数曲线；对脉动尾气流增强传热的可能原因进行了讨论。     

气固两相流中颗粒运动强化器壁对流传热的机理

提出了颗粒碰撞壁面过程中颗粒打破边界层和颗粒与壁面导热的强化传热模型,以分析气固两相流中颗粒强化对流传热的机理,通过模型计算研究了风速、颗粒浓度和粒径等因素对颗粒在壁面的停留特性、颗粒在边界层的扰动及对导热和边界层破坏两种强化机制传热比重的影响．以气固两相流横掠圆管的传热过程为例进行计算,计算与实验结果一致,并获得了具有实用价值的关联计算式．     

射流强化螺旋通道内流体流动与换热的数值模拟

采用CFD软件模拟了射流作用下圆形截面螺旋通道内流体的流动及强化传热特性,模拟结果与实验结果吻合较好。研究了无量纲曲率?=0.061、无量纲螺距?=0.121的螺旋通道内复合涡旋结构及其演变过程,考察了射流入射角度?=π/6~π/3、射流速比?j=3~6时射流对螺旋通道换热的强化效果。结果表明,射流的初始阶段,射流的冲击作用抑制了单一螺旋通道内的离心二次涡旋,生成一对与其旋转方向相反的射流诱导涡旋,随流动发展,射流诱导涡旋先由两涡演变为单涡结构而后逐渐耗散消失。射流作用显著强化了螺旋通道内侧壁面附近流体的换热,随着?减小或?j增大,强化传热效果增强。?j≥4时,不考虑射流流量增加时综合强化传热因子JF1=1.26~1.67,考虑射流流量增加时JF2=1.008~1.19。     

狭槽式空气喷流冲击于旋转圆柱体侧面的换热特性

利用实验方法探讨旋转圆柱体受狭槽式空气喷流的换热特性,圆柱体的高度与直径为定值,变动参数为（1）喷流Reynolds数（Re_j）、（2）旋转Reynolds数（Re_r）、（3）圆柱体直径（D）与喷嘴宽度（w）的比例（D/w）、（4）相对喷流冲击距离 （L/w,L为喷嘴距圆柱体的最近距离）等。实验结果显示平均Nusselt数（Nu）随Re_j与Re_r增大而提升,而D/w增加会使Nu减小,且D/w对Nu的影响将随L/w增大而衰退,且存在一临界L/w值能产生最高的Nu,且临界L/w值将随D/w增大而增大,最后,提出合理而准确的经验公式。     

多孔介质中受限层流冲击射流的流动与换热特性

基于两区(two-domain)模型采用基于预处理的时间推进法对铺设有多孔介质层的恒温平板在受限层流冲击射流作用下的流动与换热特性进行了研究,其中多孔区域动量方程采用Brinkman-Forchheimer拓展Darcy模型,能量方程则采用局部热平衡(LTE)模型,并对porous/fluid交界面切应力跳跃条件对多孔介质冲击射流的影响进行了分析。流体的控制方程采用基于密度的有限体积法来求解,并针对于多孔区域低速流动特点采用相对应的预处理矩阵来消除控制方程的刚性。还对Reynolds数、孔隙率、Darcy数、热导率比、多孔介质层厚度等参数的变化对流动结构及换热特性的影响进行了分析。研究结果表明,在目前的计算条件下,在其他参数一定时,Reynolds数、孔隙率对通道内流动结构的影响有限;Darcy数、多孔介质层厚度则对流动结构的影响很大;上述参数对受冲击平板的总体换热性能均有明显的影响。在受冲击平板上铺设适当厚度的高渗透率、高热导率的多孔材料能有效地增强换热性能。     

Mixed convection heat transfer enhancement through latent heat transport in vertical parallel plate channel flows

A detailed numerical study has been performed to examine the heat transfer enhancement through latent heat transport, in conjunction with the evaporation of a liquid film, in laminar mixed convection channel flows. Results for Nusselt numbers are presented for the air–water and air–ethanol systems under various conditions. Considerable augmentation in heat transfer due to the exchange of latent heat during the evaporation process was clearly demonstrated. The results show that the heat transfer is dominated by the transport of latent heat exchange.     

离心流化床中强制对流换热的实验研究

对离心流化床干燥器中气体与被干燥颗粒物料之间的强制对流换热进行了实验研究,获得了各主要运行参数对气固换热系数的影响规律,并利用场协同原理分析了对流换热强化的机理. 实验证明,在一定转速范围内,在气流速度方向和热流方向（温度梯度方向）一致时,换热的准则关联式具有Nu＝CRePr的形式. 获得了满足Nu～RePr呈直线关系的Pe(Pe=RePr)数变化范围和临界Pe数,当Pe数大于临界值后,离心流化床中对流换热强度随Pe数增加而增大的趋势会明显减缓并偏离线性区.     

国外强化传热技术的研究与进展

本文综述了国外传热技术中开发出的各种强化传热表面以及其它一些强化手段、强化传热机理、不同学者在这一领域的研究成果。     

水平放置离散矩形直翅片的自然对流传热性能研究

本文实验研究了自然对流时,温差为９０－２００Ｋ范围内,水平放置离散矩形直翅片组的稳态传热性能,着重探讨了翅片列间距对翅片组散热的影响。从单位传热基面面积的传热量的翅片材料的使用量综合考虑。在本文所用的翅片范围内,翅片列间距为１２～１８ｍｍ的直线排列离散翅片组和翅生列间距一翅片长度相等匆匆韭我离散翅片组效果为优。通过因次分析的方法建立离散翅间空气自然对流的传热准数关系式。     

液体阵列射流冲击冷板工质与传热结构研究进展

液体阵列射流冲击冷却是解决高热流密度散热问题的最有效技术之一,能够有效地对目标表面进行散热,具有散热能力高、能效比高和噪声低的优点,在散热方面具有巨大优势。本文简述了国内外对阵列射流冲击的研究进展,从换热工质和射流冲击冷板的换热结构两个方面,指出了其对液体阵列射流冲击换热特性的影响,并介绍了倾斜射流和旋流射流两种新型阵列射流方式。综合分析了常用的液体换热工质和纳米流体换热工质在射流冲击过程中强化换热的原理,介绍了喷嘴孔型、喷嘴的排列方式和冲击表面结构三种阵列射流结构。分析表明,不同孔型的喷嘴会影响流体的射流速度和湍流特性,不同的喷嘴排列方式会对射流流体的相互作用和有效冲击面积产生影响,不同的冲击表面会影响射流工质的循环混合,这些都将对射流冷板的换热特性产生很大影响。指出了解影响液体阵列射流冲击效果的主要因素,是改善和提高射流换热性能的根本方法。     

板棒式换热器传热与流阻性能研究

简要介绍了板棒式换热器的结构和工作原理,设计制造了板棒式换热器,对板棒式换热器进行了传热与流阻实验。实验结果表明总传热系数理论计算与实验结果吻合较好,验证了模型公式的正确性。板棒式换热器是一种性能优良、结构紧凑的高效换热器,在硫酸工业等气体换热场合将有广阔的应用前景。     

闭式重力热管的强化传热研究进展

重力热管具有传热性能优良、工作可靠、结构简单、制造方便、成本低廉、热流密度可变性、二侧热阻可调性等优点,使其应用领域不断增加。但随着能源的高效利用和强化传热技术的进一步发展,在某些特殊场合,普通重力热管满足不了传热和冷却的需求。为了从根本上提高管内的沸腾和凝结换热系数,提高重力热管的传热能力,科学研究者提出了多种强化传热的途径。文中主要从改变热管自身表面结构强化传热、热管内插件强化传热、多相流强化传热3个方面,综述了近年来闭式重力热管强化传热的途径及强化传热的效果,并对今后重力热管的强化传热研究的方向进行了展望。     

Mixed convection heat transfer in porous media in the non-darcy regime

In this study mixed convection heat transfer in a homogeneous porous duct of square cross section in a horizontal orientation is examined. Results from a generalized Forchheimer model are compared with that from the Darcy model. The heat transfer rate and the flow behavior depend on the following parameters: Grashof number, Gr = Q'gβKa/kv², an axial flow pressure drop parameter, ζ = (aK/vμ)dp'/dz', an inertial parameter ξ = mK/a, appearing in the Forccheimer model and the Prandtl number, Pr = C_pμ/k. In the Darcy limit, ξ → 0, the role of the axial flow parameter, λ is reduced to a mere scale factor and the flow behavior is determined by a single parameter, λ = Gr · Pr. Both the Darcy and the Forchheimer models exhibit dual solutions and a hysteresis behavior over a certain range of Gr. Such parametric dependence can be used as an additional tool along with carefully designed experiments to determine the importance of inertial and Prandtl number effects on convective heat transfer in porous media.     

封闭空间内纵向外翅片管结构参数对传热的影响

对封闭空间内的竖直纵向外翅片管在翅片长度、翅片夹角及基管壁温改变时的自然对流条件下的换热特性进行了三维数值研究。结果表明翅片管的单位质量散热量随翅片长度的增加而增大。在翅片长度一定时,其最大值大多出现在翅片夹角60°左右;在基管壁温升高时,对流占据比重出现极大值;在考虑翅片夹角对换热影响的基础上引入量纲1因子,依据65种算例结果拟合出竖直纵向外翅片管自然对流换热准则关系式,准则式与计算结果偏差平均为3.53%。     

板翅往复流道间的传热与流阻性能研究

提出了一种板翅式内部换热紧凑型SO2转化反应器,兼顾了绝热式反应器和连续换热式反应器二者的优点,可实现节能、节材和环保的目的,并可节约大量操作费用。对板翅往复流道中的气体换热及流阻特性进行了实验研究及理论分析,探讨了板翅结构对传热及流阻的影响,得到了优化设计数据。结果表明,本研究构造的板翅往复流道具有良好的综合传热效果,可广泛用于硫酸转化系统等气固反应装置中。     

永磁梯度磁场布置方式对空气自然对流换热的影响

梯度磁场可用于控制非导电弱磁性介质的自然对流换热过程。利用钕-铁-硼永磁系统的不同空间布置,构建了具有不同磁场强度分布的梯度磁场,通过数值模拟得到了不同永磁梯度磁场的磁场强度和磁加速度。对不同梯度磁场作用下的二维封闭腔内的空气自然对流换热过程进行了数值研究,获得了空气自然对流的流场和温度场,以及壁面局部Nusselt数和平均Nusselt数并进行了比较。结果表明：空气自然对流换热可以通过施加具有不同磁加速度的梯度磁场得到强化或控制。     

SIMULTANEOUS DEVELOPMENT OF VELOCITY AND TEMPERATURE PROFILES IN THE ENTRANCE REGION OF A PARALLEL PLATE CHANNEL: LAMINAR FLOW WITH UNIFORM WALL HEAT FLUX

Available boundary layer type solutions to the combined hydrodynamic and thermal entrance region problem are known to exhibit a discontinuity in the gradients of the velocity and temperature distributions in the entrance region. A new solution is presented which alleviates this shortcoming. The new solution is based on the hydrodynamic inlet-filled region concept originally proposed by Ishizawa (1966) and later adopted by Mohanty and Das (1982) to hydrodynamically developing flow in a channel. This concept is extended to the combined entry length problem by dividing the thermal entrance length into two lengthwise regions, a thermal inlet region and a thermally filled region. In the former, the effect of heat transfer between fluid and wall is confined within the thermal boundary layer developing along the wall. At the end of the thermal inlet region, the thermal boundary layers meet at the duct axis but the temperature profile is not yet developed. In the thermally filled region, the heat effects propagate throughout the entire cross section and the temperature profile undergoes adjustment in a fully thermal region to finally attain the fully developed form. A thermal shape factor is also introduced in the thermally filled region which ensures that all thermal quantities attain their fully developed values asymptotically. The new model is used to obtain solutions to the combined entry length problem for laminar flow through a parallel plate channel under the constant wall heat flux boundary condition. The analysis gives considerably better results for the local Nusselt number and thermal entrance length than previously available.