垂直窄缝通道内环状流沸腾传热特性

本研究基于液膜和蒸汽的质量、动量和能量方程,建立了均匀热流垂直窄缝通道内环状流沸腾传热模型,通过相关文献估算环状流起始点处液膜厚度,利用有限差分法对环状流模型方程组进行数值求解,得到沿流道环状流区域的液膜厚度,并进一步预测了局部沸腾传热系数,结果表明:环状流区域的局部沸腾传热系数随质量流量和干度的增加而增加,与Kenning关联式对比,模型预测沸腾传热系数较关联式计算值偏低。将不同工况下的226组两相环状流实验数据与模型预测结果进行对比,平均绝对误差为18.2%。     

窄通道内流动沸腾强化换热研究进展

窄通道具有结构紧凑、传热效率高等优点。随着科技发展,窄通道已经成为强化换热的常用结构形式之一,被广泛应用于各种换热设备。由于窄通道内间隙内气泡的尺寸受限,气泡在发展过程中会受到挤压而发生变形,带走大量的潜热,引起汽液界面的扰动,换热性能较常规通道有很大区别。本文综述了窄通道内的主要流型及转变准则;介绍了几何与工况参数变化对窄通道内换热效果影响的传热实验研究;分析了窄通道中传热机理以及两相摩擦压降机理,并对关联式进行了总结与评述;对窄通道内强化换热的机理与进一步强化换热的方法进行归纳总结;结合目前实验与理论研究总结了现存问题,为窄通道内流动沸腾强化换热的进一步研究提供了参考。     

竖直矩形狭缝通道内环状流沸腾换热分析模型

对竖直矩形狭缝通道内有液滴卷吸环状流阶段流动沸腾进行分析。以液膜紊流的动量方程和能量方程为基础,加上相应的边界条件和使控制方程组封闭的经验关系式,建立了环状流的教学模型并进行数值计算,得到了矩形狭缝通道内的液膜厚度分布、沸腾传热系数等结果;将模型预测的换热系数同实验关系式作比较,最大相对误差为17．8％。     

竖直矩形窄通道内流动沸腾局部换热特性实验研究

为了明确竖直矩形窄通道内各阶段流动沸腾的换热特性,优化换热器性能,以去离子水为工质,对尺寸为720 mm×250 mm×3.5 mm的单面电加热竖直矩形窄通道内的流动沸腾换热进行实验研究,分析了质流密度、进口温度、热流密度对流动沸腾局部换热特性的影响。并在已有流动沸腾传热关联式的基础上,对实验数据进行非线性回归分析,得到适用于实验工况下的新流动沸腾传热关联式。结果表明：质流密度增大对流动沸腾段换热特性有强化作用,对核态沸腾段换热特性有削弱作用;热流密度对核态沸腾影响剧烈,但对流动沸腾的影响不明显;入口温度越高,流体会越早进入过冷沸腾阶段,但对局部传热系数的影响不明显;新流动沸腾传热关联式与实验值的平均相对误差为23.87%,其中74.19%的预测值在±25%内,83.87%的预测值在±50%以内,能很好地预测本实验工况下矩形窄通道内流动沸腾的局部传热系数。     

竖直矩形窄通道内饱和沸腾起始点的研究

以去离子水为工质,对尺寸为720 mm×250 mm×3.5 mm的单面电加热竖直矩形窄通道内饱和沸腾起始点进行实验研究。分析了加热热流密度、工质进口温度和质量流量对饱和沸腾起始点位置及饱和沸腾起始点处壁面过热度的影响。在已有饱和沸腾起始点预测关联式的基础上,对实验数据进行非线性回归分析,得到适用于单面加热矩形窄通道饱和沸腾起始点的新关联式。结果表明：新拟合的关联式预测值与实验值的平均相对误差为17.63%,能很好的预测常压、低加热热流密度与低流速条件下的饱和沸腾起始点处壁面过热度与热流密度的关系。     

波动加热下微通道流动沸腾的格子Boltzmann模拟

为研究通道内的流型演变,采用单组分多相格子玻尔兹曼模型模拟波动加热下二维微通道内的流动沸腾。通过速度分析解与半经验公式分别验证模型流场和温度场的准确性。探究雷诺数(4.5≤Re≤9.0)和温度分布(0.01≤A≤0.03)对传热和流型的影响,分析薄液膜和温度梯度的作用机制,揭示微通道流动沸腾的传热机理。模拟结果表明通道内流型将从泡状流、塞状流,变成拉长气泡流、环状流。雷诺数减小时,气液相变速率加快、薄液膜厚度减小,进而增强换热。随着雷诺数减小,加热壁面上热流密度的峰值点向上游转移。马兰戈尼对流(Marangoni convection)的出现导致薄液膜厚度增加,从而换热效果随着温度分布波动性的增大而受到削弱。     

三维微肋螺旋管内R134a沸腾环状流区的传热与关联式

首次实验研究了制冷剂R134a在三维微肋螺旋管内流动沸腾环状流区的流动与传热性能。对流型的可视化观察发现：当质量流速大于100kg／(m^2s)时。螺旋管内才开始出现环状流。环状流的起始干度为0．3、0．4。在流型图上给出了环状流区与其它主要流型的分区。回归了实验环状流区的传热实验数据，得到的传热关联武计算值与实验值的平均绝对误差为9．1％。     

竖直矩形窄缝两相同向分相流动沸腾传热模型

首次对竖直矩形窄缝内的汽液分相流动区提出一维两相同向分相流动沸腾传热模型 ,并进行了数值计算 ,得到不同质量流速下液膜厚度变化和沸腾传热系数等结果。沸腾传热系数的模型预测值初步与已有实验关联式进行了比较 ,两者基本吻合 ,偏差在± 1 4% ;从而证实了液膜导热是竖直矩形窄缝内汽液分相流动区沸腾传热的主导机理。     

水平窄空间沸腾传热的实验研究

通过对五种尺寸的窄空间试验元件分别以水和乙醇做工质进行实验。研究了窄空间间距、窄空间尺寸、不同工质及不同热流密度对窄空间沸腾性能的影响。结果表明：当窄空间尺寸与热流通等因素组合恰当时。其换热系数可比大空间池沸腾提高3～6倍；临界热流密度有所降低。     

竖直矩形窄通道内水沸腾换热的流型研究

采用可视化方法观测了竖直矩形窄通道内单侧加热水的两相流型,发现主要有孤立气泡流,合并气泡流,搅拌流和环状流4种流型。与多数文献中类似工况的流型图对比,发现流型转变与通道宽深比、流体压力和加热条件有关。与现有的流型转变标准相比,大部分的流型转变界线都不能被很好的预测,因此有必要开发新的理论模型用于预测单面加热的窄通道内水和水蒸汽两相流型的转变标准。     

窄缝环形流道内流动传热特性的实验研究

对竖直及水平窄缝环形流道内单相水受迫对流换热进行了实验研究。详细介绍了实验装置和方法。实验结果表明:窄缝环形流道内流动换热的Nu数与普通圆管内公式计算值不同,不能采用传统的圆管内的对流换热模型来计算。窄缝环形流道进行对流换热时,从层流向紊流过渡较普通圆管明显提前。分析了测壁温与分离系数法之间的差别,应用修正的Dittus Boelter公式所计算的窄缝环形流道内的Nu数与实验数据吻合较好。图6参9     

水平三维内微肋管在局部蒸干区的沸腾换热及其关联式

为了得到不同流型下的换热性能 ,以 R1 3 4a为实验工质在一种水平三维内微肋管内进行了流动沸腾换热实验研究 ,通过可视化等措施对得到的主要流型及其转换曲线表示在 G-x图上。对局部蒸干区的沸腾换热特点进行了讨论 ,并根据此区域换热的特点 ,沿周向管壁分成两个部分 ,即 :蒸干部分和非蒸干部分。对于非蒸干部分又分为淹没微肋的底部液体 ,且认为同环状流换热机理相同 ,而另一部分认为液休带领在沟槽中 ,从而得到了此区域的换热实验关联式 ,此换热关联式与实验值的最大偏差在± 1 6%以内     

流体机械中浸液转子动力学特性的研究

基于大间隙环流中转子运动的理论模型,应用数值方法研究了流体机械中浸在大间隙环流中偏心转子的动力学特性。研究结果表明：惯性耦合动力学效应已不可忽略;偏心率,转子转速和壁面粗糙度等参数是影响大间隙环流中偏心转子动力学特性的重要参数。图4参4     

微细通道内R290流动沸腾换热特性实验研究

对R290制冷剂在微细通道内的流动沸腾换热特性进行了实验研究。研究管径分别为1和2 mm,热流密度为20~65 k W/m~2,质量流率为100~200 kg/m~2·s,饱和温度为15和25℃,干度范围为0.1~0.9。通过实验数据分析管径、热流密度、质量流率、饱和温度对流动沸腾换热的影响。结果表明:随着管径的下降,换热系数呈现出大幅上升的趋势,其平均增幅为31%;随着热流密度的上升,换热系数呈现出大幅上升的趋势,其平均增幅达到了131%;随着质量流率的上升,换热系数呈现出小幅上升的趋势,其平均增幅为14%;随着饱和温度的上升,大部分换热系数呈现出小幅上升的趋势,其平均增幅为12.6%。     

竖直细小管内水_空气环状流蒸发换热特性研究

通过理论分析,研究了竖直细小管内水－空气环状两相流的蒸发换热特性。研究结果表明在细小管内,重力和气液表面张力的影响可以忽略。在定热流密度和定壁温两种条件下的蒸发换热特性十分接近。计算表明竖直细小管内水－空气环状两相流的蒸发换热是一种十分有效的强化换 热手段。     

圆管内油-气-水三相弹状流液弹区流动特性的研究

利用液弹内气体平衡关系，建立油－气－水三相流液弹平均含气率的物理模型。同时利用光导纤维探针法，详细测定各种工况下稳态弹状流液弹的含气率局部分布规律；并通过变换探针的径向位置，研究液弹含气率沿液弹长度的空间变化规律，从细观上揭示油、气、水三相弹状流流弹区流动特性。