热管内部强化传热安全及寿命的研究

介绍了利用分流管结构强化碳钢－水热虹吸管内部传热的试验研究,不同充钠量下,高温钠热管中钠－水反应的试验研究和低合金钢－碱金属热虹吸管相容性及寿命的研究。在试验研究的基础上,又相继开发了一系列热管设备,如高含尘气体下的大型热管蒸汽发生器、燃煤高温热管热风炉以及高温高热流密度下的分离式热管取热器,从而反映了近年来热管技术研究开发的一些进展情况。     

热虹吸管蒸发段内部强化传热的研究

针对工业上应用最多的热虹吸管，其蒸发段常出现大汽泡、弹状流沸腾而引起的不稳定振动以及壁温波动现象进行研究，为改善热虹吸管蒸发段内部的传热性能，进一步提高其传输功率，提出了一种强化传热方法，即在热虹吸管内部插入一根同轴的多孔管，并对同轴多孔管蒸发段的强化传热机理进行了研究，同时通过可视化和性能试验进行了验证，得出了较好的结果。     

闭式热虹吸管强化传热研究进展

介绍了闭式热虹吸管的工作原理和性能表征方式,从固有参数和操作条件两个方面对闭式热虹吸管强化传热研究进行了综述,阐述通过改变工质种类、充液率、结构参数、表面处理、加热功率、运行温度、倾角和冷却介质流量等因素对闭式热虹吸管性能影响的主要机理。归纳总结了上述因素对闭式热虹吸管传热性能影响的研究现状和变化规律,并指出目前闭式热虹吸管强化传热研究中的不足和局限性。建议研究中应确定各性能影响因素之间的协同关系,消除其他因素的影响,扩大所研究变量变化范围。此外建议将闭式热虹吸管强化传热研究与封闭空间内沸腾和冷凝等传热传质过程强化机理研究相结合,完善传热传质理论及计算公式。     

两相热虹吸循环蒸发侧传热模型比较

两相热虹吸换热器在工业领域应用广泛,其制冷剂内侧的传热过程是热虹吸管设计的基础。然而由于沸腾传热和两相流动的复杂性,基于实验的经验传热模型各自差异很大且适用范围有限,给热虹吸管建模时传热模型选取带来了一定的困难。建立了稳态两相热虹吸循环分布式参数模型,利用5篇文献中4种工质共424个热虹吸管传热实验数据点,对热虹吸管中常用的7种传热模型进行比较评价,为模型选取提供参考。结果发现:Kandlikar流动沸腾模型和Rahmatollah拟合的热虹吸管传热模型模拟精度最好,推荐使用;Cooper池沸腾也有较好的精度,说明核态沸腾在热虹吸管传热中占主导地位; Gungor and Winterton、Liu and Winterton等常用的流动沸腾模型模拟精度差别不大,误差尚可接受;Imura池沸腾模型不适用于热虹吸管传热模拟。     

热管换热器流动与传热的CFD模拟及试验

根据热管换热器结构特点及传热特性,建立了热管换热器壳程流动与传热的三维物理模型。模型中引入了多孔介质模型中的分布阻力和分布热源的概念,通过CFD计算软件模拟研究了热管换热器压力降与温度场分布,模拟研究结果与试验结果吻合良好,为热管换热器的进一步理论研究和推广应用提供了依据。     

热管换热器耦合源模型及其场协同分析

讨论了热管换热器冷、热端共轭传热特性。根据热管内部相变传热特性,以热管内蒸汽温度作为独立变量,利用冷凝段与蒸发段热量守恒关系,将热管换热器分解成2个独立部分进行分析。针对热管壁面、冷端耦合传热特性,应用耦合源模型,借助Fluent软件计算热管换热器内流动与传热过程,并采用场协同原理对模拟结果进行分析。结果表明耦合源模型能够有效用于热管换热器、及类似结构的性能分析;耦合源模型与场协同原理结合是解决热管换热器等耦合传热及优化问题的有效方法。     

热管换热器传热性能及温度场数值模拟

引　言热管换热器是工业领域中应用广泛、经济有效的换热设备之一 ,对其传热性能的研究一直是热管界学者普遍关注的课题 .采用传统换热器设计理论即对数平均温差法和有效度 传热单元法对热管换热器进行传热计算已有大量的文献报道[1～ 3] ,但采用数值分析的方法研究热管换热器传热性能还鲜见报道 .在热管换热器中 ,冷、热流体间的热量传递是与热管管内工作介质蒸发和冷凝的相变过程相耦合的 ,因此导致热管换热器的总体性能一方面取决于热管元件本身的性能 ,另一方面又取决于管壳间流体流动和传热的特性 ,这两方面的综合影响决定了热管换热器的数值模拟研究具有相当大的难度 .本文采用数值模拟计算方法重点研究热管换热器的传热性能及其温度场分布 ,为热管换热器内流场分布研究和工程应用提供参考1　数值计算模型的建立1 1　热管换热器传热模型假设热管换热器沿流体流动方向分成N段 ,每一段由一排性能相同的热管组成 .图 1为第j排热管传热计算示意图ig 1　Heartransfermodelofheatpipeheatexchang1 2　模型假设(1)热管换热器处于正常工况条件下2)热管换热器沿流动方向分成N段 ,每一段由一排性能相同的热管...     

碳钢-水热虹吸管内部强化沸腾换热

研究了分流管结构对碳钢－水热虹吸管蒸发段内沸腾换热的影响，选择７种不同结构的分流管进行大量的实验和理论研究。结果表明：分流管结构尺寸对蒸发段沸腾换热有很大的影响，在相同的传输功率下，分流管的开孔率在３３％左右、管间隙在４．５ｍｍ左右强化沸腾换热的效果最佳，沸腾换热系数大约提高２～３倍。综合了大量试验数据利用多元线性回归分析整理出分流管强化沸腾换热的准则方程式。     

分离式热管蒸发段传热特性的数值研究

分离式热管蒸发段中发生的传热过程可看作是管内流动沸腾传热,由于流动沸腾传热过程的复杂性,使用传统的实验方法进行研究会造成许多不便。针对分离式热管蒸发段建立了传热数学模型,通过Matlab编程,数值模拟分析了以R22为工质时,蒸发段管径和热流密度对摩擦压降梯度、工质温度及沸腾传热系数的影响。数值模拟结果与试验结论一致,证明了所建模型的正确性,对分离式热管的研究具有一定的指导意义。     

两相闭式热虹吸管的强化传热

在两相闭式热虹吸管的沸腾段与冷凝段中分别插入内管形成新型结构.直观考察和传热实验表明,新结构的两相闭式热虹吸管操作稳定、传热系数高.本文考察了新型结构两相闭式热虹吸管的流体流动型态,并在Soliman冷凝传热模型的基础上,提出了环隙内蒸汽与冷凝液并流的冷凝传热模型,该模型的计算值与实验值比较,平均偏差为19.4%.     

循环流化床的沸腾传热

A model is proposed to predict boiling heat transfer coefficient in a three-phase circulating fluidized bed (CFB), which is a new type of evaporation boiling means for enhancing heat transfer and preventing fouling. To verify the model, experiments are conducted in a stainless steel column with 39 mm ID and 2.0 m height, in which the heat transfer coefficient is measured for different superficial velocities, steam pressures, particle concentrations and materials of particle. As the steam pressure and particle concentrations increase, the heat transfer coefficient in the bed increases. The heat transfer coefficient increases with the liquid velocity but it exhibits a local minimum.The heat transfer coefficient is correlated with cluster renewed model and two-mechanism method. The prediction of the model is in good agreement with experimental data.     

A Composite Heat Transfer Model For Pool Boiling on a Horizontal Tube at Moderate Pressure

The present work is aimed at building a comprehensive heat transfer model for pool boiling on horizontal tubes combining sliding bubble mechanism with natural convection, microlayer evaporation and transient conduction during boundary layer reformation, to predict the boiling heat flux for a given wall superheat. The model has been compared to experimental results from literature for R134a and also to independent experiments conducted by the authors for water. Even with a number of simplified assumptions a reasonably good agreement has been observed between model and experiments in the low and medium heat flux region and moderate pressure.     

惰气对水平管束沸腾传热增强机理及工业应用分析

试验研究了水平管束底部通入惰气时对其沸腾传热的影响,沸腾工质为水。试验结果表明,在中低热负荷下惰气对水平管束沸腾传热有一定的增强作用。其机理可解释为由惰气泡引起的对流传热的增强及沿管壁滑移的气泡下的薄层蒸发。其结果可应用于卧式再沸器沸腾传热的强化。     

梯度润湿表面脉动热管传热性能的研究

为提高脉动热管水平方向的运行性能,本文通过控制化学刻蚀时间,制备出冷凝段到蒸发段接触角由83.8°至0°均匀变化的纳米草结构梯度润湿表面。并将此结构引入至6弯管板式脉动热管中,在不同充液率、加热功率以及运行方向下开展可视化和传热性能试验。试验结果表明,在竖直运行时,梯度润湿表面脉动热管相比于纯铜脉动热管展现出较好的传热性能。水平方向上,相较于纯铜脉动热管几乎完全烧干、无法启动的情况,梯度润湿表面由于附加的梯度润湿驱动力,促进了液体工质的回流,脉动热管成功启动。且汽液界面脉动振幅、脉动速度以及脉动热管的传热性能显著提高,充液率50%时热阻最多降低45%。     

流态化固体颗粒对载气蒸发传热的强化

Heat transfer characteristics are studied for gas carrying evaporation with fluidized solid particles in a vertical rectangular conduit. Experimental results show that heat transfer of gas carrying evaporation is enhanced and the superheat of liquid in contact with heating surface lowers remarkably by introducing solid particles. Nucleate boiling on the heating surface is suppressed to a considerable degree. The mechanism of heat transfer enhancement by fluidized solid particles is analyzed with the consideration of collisions of solid particles with the boiling vapor bubbles.     

浓盐水低压沸腾传热特性的实验研究

在现代社会中,低温多效蒸发是一种有效的海水淡化方法。在低温多效蒸发海水淡化过程中,操作压力和浓缩海水中NaCl浓度是影响传热效率的重要因素。为了系统地研究操作压力和浓度对于盐水沸腾传热特性的影响,在不同的操作压力下,测定了质量分数为0%～25%的NaCl溶液在光滑的不锈钢管外的沸腾传热特性。实验结果表明,在常压下,NaCl的浓度对沸腾传热的影响不大;在低压条件下,随着NaCl浓度的增加,沸腾传热系数增大。纯水和3.5%盐水的传热系数随系统压力的升高而增大;盐水浓度为7%和15%时,沸腾传热系数随系统压力的升高先降低后又升高;NaCl的浓度达到25%时,传热系数随压力的升高而减小。这说明操作压力和浓度二者之间存在着相互制约的关系。     

添加剂强化沸腾传热的综合评价及预测

A model of evaluation and prediction of enhancement of boiling heat transfer with additives has been proposed according to fuzzy fundamentals. Correlative appraisement of boiling heat transfer augmentation was done with the model based on 39 additives which were tested by the authors and other researchers. The results show that the evaluation of 35 additives is consistent with experiments, which means that the accuracy of the model is 89.7 percent. In addition, the prediction of the ability of boiling heat transfer enhancement with sodium oleate, polyethylene glycol and Tween-40 is also in good agreement with correspondent experiments.     

添加剂对乙二醇-水溶液沸腾传热的强化

本文以乙二醇－水溶液及加入微量添加剂（表面活性剂）为工质，进行池式沸腾传热试验。试验结果表明，十二烷基硫酸钠等表面活性物质对乙二醇－水溶液的沸腾传热有明显的强化作用。在此基础上，本文分析了表面活性物质强化乙二醇－水溶液沸腾传热的原因。