窄通道内去离子水的沸腾换热特性实验研究

为了研究矩形窄通道内流动沸腾表面换热系数的影响因素,建立了竖直矩形窄通道流动沸腾传热实验装置,研 究了尺寸为720 mm x250 mm x3.5 mm窄通道内离子水的流动沸腾换热特性。采用单侧壁面加热,改变加热热流密度; 调节恒温水箱温度,改变工质入口温度;以蠕动泵为动力,改变泵的转速,改变工质流量。实验结果表明：入口温度对流 动沸腾表面换热系数基本无影响;流体的紊流度随着质量流量的增加而增加,从而加强了对流换热的强度;在对流沸腾 换热阶段,核态沸腾受抑制,表面换热系数随着加热功率的增大反而降低;在完全对流换热阶段,表面换热系数随着加热 功率的增大基本不变。该研究为更好地设计板式换热器提供了依据。     

基于一维假设的瞬态换热实验的误差修正

使用热色液晶测量涡轮旋转盘腔表面温度随时间的变化,即利用一维半无限大平板的非稳态导热理论求出盘面的对流换热系数。然而,该理论忽略了盘面横向温度不均的影响。针对一维平板的假设在实际工程中由于盘面温度分布而导致的横向热传导所带来的误差进行理论分析得到修正方法,在25℃下采用带宽为1℃的热色液晶进行实验,将一维平板假设计算得到的对流换热系数和修正后的对流换热系数进行对比分析。研究发现:盘面的量纲一过余温度在0.44~0.55的范围内时,使用窄幅液晶测量盘面量纲一半径为0.77~0.94的对流换热系数时,由于横向热传导而带来的误差可控制在1.5%以内。     

均匀高压电场下电场极性对池沸腾换热影响的实验研究

利用电水动力学（EHD）技术对工质R123进行了均匀高压电场下电场极性对池沸腾换热影响的实验研究．在该实验中，换热面为一平板并接地作为0电极，高压电极为平行于换热面的网状电极．实验的热流密度为2～25kW／m^2，电压为0～±25kV，得出了正、负电压下换热系数、壁面过热度、EHD强化系数和热流密度之间的变化关系．结果表明，无论施加正、负电压，强化系数均随热流密度的增加而下降，最终达到稳定值；高热流密度下，正电压有较弱的强化效果；正电压下的强化换热效果优于负电压下的强化换热效果．     

R12在水平管内流动沸腾换热实验研究

本文对R12在水平管内流动沸腾换热特性作了实验研究。实验结果表明,管内流动沸腾换热与单相对流换热一样,存在热进口效应,国外早期的实验数据由于未能考虑热进口效应而偏大。实验结果还表明,水平流动沸腾周向不均匀换热主要受流动结构影响;截面平均换热系数则与质量流速、热流密度、质量干度和蒸发压力密切相关。分析实验数据证实,流动沸腾换热是由气泡产生而引起的流动充分发展核态沸腾和双相对流蒸发两部分组成的。本文的实验数据与国外已有的换热关系式能较好吻合。     

发汗冷却控制系统参数辨识的几种改进算法

本文对再入热环境的航天飞行器的表面热防护的地面模拟试验和实测研究,在现有理论的基础上,提出几种发汗冷却控制系统参数辨识的改进方法,从而减少表面气动加热的热流密度的估算误差,为地面模拟实验和飞行实测提供更为充分准确的数据.     

均匀电场对池沸腾换热的影响分析

对均匀高压电场作用下平板池沸腾换热的强化效果进行了试验研究,发现在较低过热度的范围内电场对换热有明显的强化效果.场强越高,相同过热度对应的换热系数越高.在相同的场强下,强化系数随着热流密度的增加而减少.结合试验结果对电场强化沸腾换热的机制进行了分析.在热流密度较小的范围内,对流换热占主导地位,电场强化对流换热使壁面过热度大大下降,导致相应过热度下汽泡的平衡半径提高,因此,抑制了核态沸腾.随着热流密度的提高,汽泡的产生和运动成为影响换热的主要因素,此时过热度的变化不是很大,在相同的过热度下,电场可以减小汽泡的临界半径,使汽泡增多.在汽泡准备区,电场会影响汽泡的核化;在汽泡成长区,电场会影响汽泡的长大、变形和脱离;在非沸腾区,电场会影响单相流体的自然对流换热.     

关键部件对自由活塞斯特林制冷机制冷性能的影响

实验测试了两种不同丝网蓄冷器的流阻特性及其对整机制冷性能的影响，表明在低温下需要设计小空隙率，而在高温区需要设计大空隙率．通过改变冷头材料，实验测试了冷头表面温度的变化情况．比较了不同制冷量下两种冷头的表面温差，表明制冷量越大，冷头材料导热系数对两者表面温差的影响越大．通过粘贴排出器垫块，改变冷端死容积．分析了死容积对整机性能的影响，在200K温度以下，死容积越小，制冷性能越好，但在240K以上的高温区，制冷性能受死容积的影响较小．     

纯工质水平内螺纹管内流动沸腾实验研究进展

在综合分析国内外最新文献的基础上,针对目前纯工质在水平内螺纹管内流动沸腾强化换热特性的实验研究成果和现状,进行了综述;讨论了几何尺寸,质量流量,热流密度和蒸干度对换热系数的影响;提出了进一步研究的设想。     

不同形状扰流柱对溢流层板腔内流动与换热特性的影响

为了获得不同形状扰流柱对溢流层板流动与换热特性的影响,对溢流层板进行了三维流固耦合的数值模拟,重点研究了菱形、水滴形、椭圆形、圆形与正方形5种形状的扰流柱在不同射流雷诺数(Re_j=2 000—10 000)下对层板腔内流动和换热的影响。研究结果表明:当扰流柱为水滴形时对应的溢流孔板面平均换热系数最高,扰流柱为菱形时对应的冲击板面平均换热系数最高,而对于扰流柱面,正方形扰流柱面平均换热系数最高;几种扰流柱形状对应的层板结构中,菱形扰流柱对应的层板结构综合换热能力最强,随射流雷诺数的增大几乎呈线性变化。     

切角凹槽矩形截面桥塔的气动特性试验研究

基于刚性模型测压风洞试验方法,研究了不同切角率和凹槽率的矩形截面桥塔气动特性随风向角的变化规律。结果表明,切角凹槽矩形截面桥塔气动特性随风向角的变化会出现2个临界风向角αcr1和αcr2,临界风向角附近气动特性出现突变。当0°≤α<αcr1和αcr2<α≤90°时,随风向角增大,平均阻力系数和脉动升力系数先减小后增大,斯托罗哈数先增大后减小;当αcr1<α<αcr2时,平均阻力系数和脉动升力系数变化不大,斯托罗哈数消失。2个临界风向角间的范围随切角率的增大而减小,随凹槽率的增大而增大。同一风向角下,气动特性受凹槽率影响较小;随切角率的增大,平均阻力系数减小,斯托罗哈数增大,脉动升力系数变化较小。     

水流量对热泵热水器性能影响的实验研究

针对空气源热泵热水器运行工况多变,制热效率不稳定的特点,设计了循环加热式热泵热水器实验装置,系统由制冷剂循 环和水循环两部分构成,重点研究了水流量对系统性能的影响。实验结果表明：逐时能效比随水温的升高而下降,加热前期水流量越大能效比越低,加热后期刚 好相反;水流量越小系统越容易吸气带液,吸气带液会使制热量降低,能效比下降速率增大,导致系统性能变差;吸气带液时,制冷剂流量减小,换热系数增大 ,与换热系数相比制冷剂流量对制热量的影响更大。该结果为系统实际运行和进一步研究提供参考。     

气体阵列微喷射换热特性实验研究

针对近年来电子元件发热量和热流密度不断增大,导致其工作性能受到严重影响的问题,课题组用气体阵列喷射冷却的方法来加强电子设备换 热效果。为研究气体换热特性,实验采用0.5 mm及0.7 mm孔径线性排布的阵列孔板,通过改变喷射间距和喷射孔径,以氩气和空气为工质研究了不同条件下气体 射流冲击的换热特性。并将氩气的换热效果与空气进行比较。实验发现：气体射流冲击换热条件下的换热系数可达到150 W·m-2·K-1,明显高于传统 电子设备散热方式;在2 mm喷射间距下气体的射流冲击换热效果好于4 mm及6 mm;在3种喷射间距下,增大喷射孔径均能有效提高换热效果;在喷射孔径小,间 距小时,空气的换热效果好于氩气,当增大孔径和间距时,两者的换热效果变得十分接近。实验结果对工业应用有一定参考价值。     

肋对套管内导热和对流耦合换热的影响

数值模拟了带均布纵肋同心套管内的三维导热和对流耦合换热,研究了肋高及肋数对摩擦阻力系数和平均Nusselt数(Nu)的影响.结果表明,肋高和肋数的变化对摩擦阻力系数和平均Nu都有显著影响,平均Nu随着肋数的增加有最大值;入口段Nu随肋高的增大而增大,充分发展段的Nu也随着肋高的增大而增大.     

关于紧凑式换热面放热性能测定方法的讨论

通常用来测试换热面放热性能的常规方法是先在稳定态下测量其换热面和流体的平均温度以及换热率,然后按照牛顿冷却定律将换热率除以流体和换热面的平均温度差来计算其平均放热系数h。显然,用这种方法求得的放热系数h的准确度主要取决于换热面和流体的温度测量误差;而对高效,紧凑换热面来说,温度测量误差的影响尤为严重。可是恰恰对高效,紧凑换热面来说,平均壁温的测量是十分困难的,即使勉力而为,也难以获得准确结果。这是因为为了测量换热面各处温度而装在翅片面(很薄而且相邻两翅片间的距离又只有1.5mm左右)上的测温元件本身将显著影响试件芯子内的温度分布和速度分布。这就是目前紧凑式换热面的放热性能的资料大多是用各种不需测定壁温的方法来求得的原因。这种不需测定壁温来确定换热面性能的方法巳发展有很多种,它们可区分为两大类:稳定态法和瞬变态法;而每一类又包含很多种。它们的理论根据,特点和适用范围都互不相同。因此,要获得准确结果,就必须根据试件的特点和测量范围,来选用合适的方法并仔细地保证规定的试验条件。本文将对各种不需测定壁温来确定放热性能的方法作一综合评价,给出它们的优缺点和适用范围,以便正确使用这些方法来确定各种紧凑式换热面的放热性能和合理评价用各种不同方法所求得的实验结果。     

多孔泡沫金属换热器内流体流动和传热的均匀性分析

在恒定热流密度条件下,对单相流体分别强制轴向层流流经多孔泡沫金属换热器管内、外的流动和对流传热的均匀性进行了分析。结果表明:填充多孔泡沫金属后,流体的速度和温度分布的均匀性比光管时明显提高。对于壳程区域的全角点管间区域与内部管间区域,多孔泡沫金属的孔隙率越大,两者间平均流速的差异越大,对流换热的差异越小;多孔泡沫金属的ppi数越大,两者间的平均流速和对流换热的差异越小;管间距越大,平均流速的差异越小。     

对流换热条件下微钢管壁面轴向导热的实验研究

以蒸馏水和氮气为工质,流过内径为168μm外径为406μm的不锈钢微管.通过直接通电法对微钢管进行加热,并采用红外成像仪及专用放大镜头来测量微钢管外壁的温度场,获得了在雷诺数恒定、不同加热功率下微钢管外壁面温度场分布.经过图像处理及修正后,得到较为精确的沿壁面的温度分布,进而求得微管沿壁面的导热量.实验结果表明,对于液体流动的微管对流换热,计算管壁的表观换热系数时可以忽略管壁轴向导热的影响.而对于微钢管的气体流动换热,在自然对流边界条件下,管壁轴向导热量与总加热量之比达到2.1%.     

水平管外降膜蒸发传热性能实验研究

建立了降膜蒸发实验台,研究了在低压状态下水平管喷淋降膜蒸发的传热性能.实验蒸发管分别使用光管和某种型号强化管.实验测试了管子结构、喷淋流量以及在喷淋液中加入添加剂对换热的影响.结果表明,喷淋流量增大,管外换热系数和总传热系数都会有一定的增加,当增大到一定程度会出现换热效果变差的情况.强化管的总传热系数比普通光管高62%.本次实验使用的质量分数为4.15%的添加剂对于换热无强化效果.     

混凝土空心墩壁厚对日照温差分布的影响分析

国内桥梁设计规范仅规定了箱梁的日照温差荷载,但缺乏桥墩的日照温差荷载。为获得混凝土空心墩日照温差荷载并研究混凝土空心墩壁厚对日照温差分布的影响,根据天文学理论光线追踪方法构建了高墩日照分析模型,在模型中考虑了太阳辐射、环境和上部结构遮荫等主要影响因素,并在宜万铁路马水河桥进行了测试验证,同时对混凝土壁厚与日照温差的关系进行了分析。研究结果表明,空心墩壁厚对桥墩的温差分布影响较大,温差的分布模式不是单一的;混凝土中厚壁墩(30～80 cm),日照温差随壁厚的增加而增大,混凝土厚壁墩(>80 cm)桥墩日照温差不随厚度增加而变化,且内部混凝土温度不受日照的影响;在空心墩的日温差荷载验算过程中,混凝土薄壁墩(≤30 cm)直接按《铁路桥规》箱梁日温差荷载取值是合适的,对于中、厚壁(>30 cm)不宜直接采用箱梁的温差荷载。     

含氟丙烯酸酯乳液及膜表面性能

采用半连续滴加预乳化单体与引发剂水溶液的方法制备了平均粒径为120~130 nm的阴离子含氟丙烯酸酯乳液,并研究了含氟丙烯酸酯乳胶膜的表面性能。结果表明:乳胶膜的吸水率随氟单体含量的增大而下降,但氟单体的加入对膜的透湿率影响不大;乳胶膜经120&#176;C处理后其对水的接触角随含氟单体含量的升高而增大,经160&#176;C处理后氟原子在膜表面的富集增加一倍以上,膜表面自由能下降一倍,膜对水的接触角增大4倍,且提高温度可缩短热处理时间;热处理或含氟单体的加入可使丙烯酸酯膜表面粗糙度增加,从而使膜表面的拒水拒油性能提高。     

涡轮叶片尾缘劈缝结构换热特性试验研究

为研究涡轮叶片尾缘劈缝结构的换热特性,设计了6种劈缝结构,采用试验的方法分别对其绝热冷却效率与对流换热系数的影响规律进行研究,研究表明:①随着吹风比的增加,绝热冷却效率和对流换热系数均呈现逐渐增大的趋势;②劈缝出流角度对尾缘区域的气膜冷却特性有很大影响,随着尾缘劈缝出流角度的增加,尾缘绝热冷却效率逐渐升高,对流换热系数逐渐降低;③劈缝出口固体壁面形状对尾缘气膜冷却特性有很大影响,劈缝出口固体壁面为圆角的尾缘绝热冷却效率最高,随着劈缝分隔壁长度的减小,绝热冷却效率逐渐减小,对流换热系数逐渐升高。