一、EHD强化水平管外沸腾传热的试验研究(论文文献综述)
周鸿飞[1](2021)在《R134a与R1234ze(E)水平管外核态沸腾传热数值模拟》文中认为制冷剂R134a因高温室效应潜能值(GWP)导致其应用受到限制,制冷剂R1234ze(E)与R134a具有相似的热物性且GWP值较低而备受关注。强化管的结构参数对不同工况下的管外沸腾传热影响不同,选择具体工况下的最佳强化管的管型,对提高传热效率意义重大。本文对R134a和R1234ze(E)在水平光管和强化管外不同工况下核态沸腾传热性能进行数值模拟和实验研究,并将数值计算结果与实验结果进行对比,得出以下结论:(1)通过将R1234ze(E)在水平光管和B5060-3D型管外沸腾传热数值模拟结果与实验结果进行比较可知,光管的偏差在±27%内,B5060-3D型管的偏差在±25%内,模拟结果与实验结果吻合较好。(2)R134a的管外沸腾传热系数均大于同工况下R1234ze(E)的管外沸腾传热系数,R1234ze与R134a在光管外的沸腾传热系数接近,而在B5060-3D强化管外,R1234ze(E)与R134a的管外沸腾传热系数差别明显,6℃工况下,R1234ze(E)与R134a光管外传热系数平均差值为B5060-3D型管的27.8%。(3)R1234ze(E)在B5060-3D型管的管外沸腾传热系数具有随着热流密度的增大而增大的规律,但其增长速率相比光管较小,光管和B5060-3D型管的管外传热系数与热流密度的关系分别为:ho=1.23q0.64、ho=2.51q0.22。(4)在翅密度为38~56 fpi范围内,R1234ze(E)的管外沸腾传热系数具有随翅密度的增加先增大后减小的特征,当翅密度为50fpi时传热系数最大。(5)在翅密度为50 fpi,翅高为0.4~0.8 mm范围内,R1234ze(E)的管外沸腾传热系数具有随着翅高的增加先增大后减小的特征,翅高为0.6mm时传热系数最大。
唐苇羽[2](2021)在《水平强化管内制冷剂冷凝与沸腾热力特性实验与数值模拟研究》文中提出强化传热在工业和学术界一直备受关注,环保及能效标准的提高对强化传热技术的效率与可靠性提出了更大的挑战。在制冷和电子散热领域,相变传热是一种广泛应用的热管理手段。目前微/多尺度复合强化表面在相变过程中的热力特性及其作用机理还不清晰,而这对不同结构的性能预测与进一步优化至关重要。本文对常规通道内,多种单一和复合强化换热方式的对流冷凝和流动沸腾换热-阻力特性开展实验探究,得到其换热机理;然后采用数值模拟以及数据统计方法探究表面结构对内螺纹管内热力特性的影响,并预测其随工况的变化规律。实验结果表明在对流冷凝换热方面,人字沟槽/涟漪纹强化管在测试工况下均具有最高的冷凝换热系数,可达相同工况下光滑管对应值的1.4–1.74倍。这是由于人字沟槽结构能够有效减薄沟槽交汇处的液膜厚度,而涟漪纹结构会促进流体湍动并降低突起顶部液膜导热热阻。变干度工况下的测试结果表明,在较低质量流速下光管内的换热主要由管顶部的膜状冷凝换热主导,因此换热系数随着干度变化缓慢;而在较高质量流速和干度下,对流冷凝换热作用愈发突出,换热情况则随之逐渐改善。在这两种强化管内,冷凝换热则在整个测试范围都与质量流速呈明显正相关,尤其是人字沟槽/涟漪纹管,这得益于强化结构对对流换热的显着强化作用。本文引入三维表面的面积扩展因子,提出新的换热关联式,该模型能够准确预测复合强化管换热特性。在摩擦压降方面,人字沟槽/涟漪纹强化管的摩擦压降强化倍率可达1.30–1.63;沟槽深度或涟漪纹高度与管径比值被简化为粗糙度考虑,并被嵌入到摩擦系数计算中。验证结果表明,通过该方式,所有数据点的预测偏差均在±20%偏差范围内。流动沸腾换热方面,大干度区间下随着质量流速和热流密度的增加,强化管的换热强化倍率逐渐增加;在质量流速小于120 kg/(m2s)时,人字沟槽/涟漪纹管的换热性能最优;而在质量流速大于120 kg/(m2s)时,人字沟槽/微细粗糙管的换热性能则迅速上升。在较低质量流速下,壁面浸润不充分导致周向换热不均,上下壁温差与管内流型分布间存在强相关;光管内的流型预测分布图与壁温差和换热系数变化规律吻合较好。随着干度上升,光滑管和人字沟槽/微细粗糙管内换热系数先迅速下降而后趋于平缓,管顶部在该区间内的换热系数明显低于管底部;而在较高质量流速下,人字沟槽/涟漪纹管内换热系数随干度呈现“V”形转折,结合壁温差可得在转折点附近管顶部换热明显改善,顶部与底部壁温差值趋近于零,这是由于表面强化结构使得表面充分浸润,进而导致波状流/环形流提前转变。在此基础上,本文考虑表面结构的影响修饰壁面浸润角,分别提出适用于光滑管和复合强化管的换热关联式。采用数值计算方法开展小管径内螺纹管内环状冷凝换热特性的研究,结果表明换热系数与干度和质量流速呈正相关,而随着饱和温度的上升下降。在相同工况下,齿顶角较小的内螺纹管内齿间空间更大,对应管内等效液膜厚度更小,因此在高干度下其具有较高的换热系数且换热系数随干度增加增幅较大;而较大的齿高不仅能带来较高的面积扩展比,还可减薄齿尖附近的液膜,增加流体气相和液膜核心区域湍流粘度,因此其齿尖附近局部换热系数远大于齿高较小的内螺纹管。在环形流换热区域内,在离心力作用下管壁四周液膜厚度分布较为均匀。冷凝换热中相变传质仅发生在相界面附近,其中在齿顶附近传质最剧烈。相应地,齿顶区域换热系数在完全环状流中要远大于齿底部分。而在内螺纹管流动沸腾换热-阻力预测方面,经对比评估后发现现存关联式都无法在较宽管径范围内对多种环保工质的热力特性得到满意的预测效果。在考虑不同尺寸通道内质量流速和热流密度等参数的影响差异后,临界齿根直径与等效热流密度被引入到新换热关联式中。新换热模型对数据集具有最佳预测能力,平均绝对偏差仅为18.2%,且在不同来源数据点对比中均能较好刻画各参数作用。现存摩擦压降关联式被修饰以正确反应局部区域干度的影响,得到的关联式预测性能大大于其他现存模型。最后为验证上述两个关联式,通过实验得到多根不同参数情况下,微翅片管内换热-阻力特性的相关数据并进行对比,结果表明所有测试点的预测偏差均在±30%范围内。
涂俊平[3](2020)在《有机工质水平单管传热流动测试系统设计及R245fa高温流动沸腾传热实验研究》文中研究说明工质是制冷、热泵、有机朗肯循环(Organic Rankine Cycle,简称ORC)等系统的血液。有机工质在管内的两相流动传热特性直接影响到系统的热经济性能,开展有机工质相变传热流动特性研究对于相变换热设备及其热力系统的精确设计非常重要。当前两相流动传热特性实验研究大多是针对热泵和制冷系统的低温蒸发过程,应用于ORC的高温相变传热特性实验数据缺乏。基于此,本文设计并搭建了有机工质高温高压传热流动测试单管实验台,并展开相关实验研究。(1)基于单管实验测试原理,提出了沸腾-冷凝一体化的有机工质单管实验系统设计方法。在选定工质基础上,设计了流动沸腾和冷凝试验段,并对实验辅助部分进行选型计算,设计了沸腾-冷凝一体的有机工质单管实验系统;(2)在单管实验测试系统设计基础上,搭建了有机工质相变测试单管实验台,对实验台开展了动态测试;建立了完整的实验系统数据处理模型,并对实验结果进行整体分析。实验测试结果表明,该实验系统具有稳定性高、波动小、易调节、不冲突、控制精度优等性能,可满足各种有机工质进行管内流动沸腾或冷凝传热实验要求。并可根据实验需要更换不同管径、管型的测试段,为有机工质相变传热特性研究提供了实验条件;(3)开展了有机工质R245fa在水平光滑管内的高温位流动沸腾传特性实验研究,分析了平均干度、质量流率、饱和蒸发温度等主要参数对平均流动沸腾换热系数和壁温沿管程分布的影响。在经典传热关联式基础上,提出了修正的半经验传热关联式。
孙志传[4](2020)在《水平涟漪纹管三维强化表面的换热机理及流动可视化研究》文中指出自上世纪七十年代初以来,重大环境问题的相继出现和能源供需矛盾的日益凸显,迫使世界各国采取严格的资源管理制度以解决能源利用效率不高和过度消耗等问题。然而,能效增长速率的降低和能源需求的稳定增长已经成为全球能源行业面临的重大挑战。目前,延伸表面是商业换热器设计所采用的主流强化传热技术,被用于提升换热器的换热性能并减小设备占地面积。作为最近兴起的三维表面强化换热管,涟漪纹管因其生产制造、日常运营和故障维修成本低廉且管道内部压损相对较低,展现出了优越的经济效益。其中,具有蛇鳞纹阻垢表面基底的新型涟漪纹管(1EHT管)具备更加广阔的发展前景。本文首先对现阶段表面强化换热管的研究进行综述,同时简要总结管内流动可视化的研究工作,并对当前涟漪纹管研究领域的不足之处展开讨论,随后对水平管内饱和对流换热高精度测试系统及其配套的流型可视化实验装置做出介绍。1EHT型涟漪纹管的复合表面结构通过非接触式光学轮廓仪进行测绘,由于涟漪纹管具有三维双侧强化表面,因而需要采用Wilson图解法测定测试管外环形通道内的水侧单相换热系数。测试管的内表面换热系数和主要实验参数的不确定度分别通过传热热阻模型和Moffat误差传递理论计算得到,实验台的热平衡分析和测试段的单相换热系数验证也先后被阐述。本文测试了外径为12.70 mm的光滑铜管和两根1EHTa型涟漪纹管的管内两相换热系数,换热工质为制冷剂R410A,流动沸腾和强迫对流冷凝的饱和温度分别为6℃和45℃。换热系数曲线随质量干度和质量流速变化,数据点对应的流型图像通过高速相机记录,并采用螺纹柱阴影示波法和条纹对比法识别管内流型。本文也介绍了水平管内对流冷凝和流动沸腾换热的主要流型,并使用Xtt-JG坐标图绘制每根测试管的两相流型图,进而阐述水平测试管内两相流型与实验换热系数之间的关联,同时从换热机理上讨论1EHTa型涟漪纹管内表面结构对饱和对流流型变化的影响,最终揭示新型涟漪纹管表面结构的强化换热机理。本文研究中使用MATLAB软件建立计算机脚本,对流型图像进行二值化处理以提取液面轮廓,结合圆管内气液两相分层流动模型,计算出了对应工况下的管内截面含气率,并将实验值与三个经典模型给出的预测值进行对比,从而提出全工况下适用于两根1EHTa型涟漪纹管的截面含气率预测模型。随后根据新型涟漪纹管的两相流型图提出相应的流型转变公式,最终建立适用于两根1EHTa型涟漪纹管管内对流冷凝和流动沸腾的换热系数预测模型。针对测试管进出口干度分别为0.2/0.8和0.8/0.2的大干度变化工况,通过实验详细研究了换热工质、管壁材质、运行参数和几何参数对1EHT型涟漪纹管内两相换热系数和摩擦压降的影响,并结合流型图对各实验变量的影响规律做出总结,为本领域的研究人员在研究其它类型的表面强化换热管时提供经验借鉴。
王永辉[5](2019)在《内螺纹-外凹穴强化管管内流动换热与管(束)外沸腾传热特性》文中指出满液式蒸发器是空调制冷、能源动力和石油化工等行业广为应用的大型换热设备。随着我国大型公共建筑的发展和节能减排要求的不断提高,满液式蒸发器已普遍用于大型冷水机组、热泵机组和冰蓄冷制冷机组中,蒸发器内部管材也由光管发展为具有内螺纹结构和管外三维低肋结构的双侧强化蒸发管,大幅度地提高了蒸发器换热效率和机组性能。近几年,随着变频水泵变流量技术的普及应用,冷机蒸发器管内水的流速也随空调制冷工况的变化而变化,管束外蒸发工况也随冷冻水供水温度变化、是否蓄冰等要求而变化,由此带来了诸多管内外流动与传热的新问题。具体地讲,首先,因空调水系统变流量调节而使得满液式蒸发器管内雷诺数由10000~40000往下扩展到4000~40000,研究发现,对于内螺纹强化管而言,在较低雷诺数尤其是在2300<Re<20000范围内,对管内流态的判定、流阻的计算、对流换热的计算等基本问题仍然没有得到较为统一、公认的结论。其次,在空调制冷各类满液式蒸发器的蒸发温度变化范围(基本在-8~12℃之间)内,对于外表面三维低肋强化蒸发管而言,其单管管外和管束外池沸腾传热影响特性、变化规律、传热计算、管束效应等问题到目前也没有得到很好地解决,高效强化管管束外池沸腾试验研究也鲜见报道。目前,因上述理论和试验研究的严重不足,各类强化管的管内流动传热和管外沸腾传热特性只能依赖于厂家的“一管一测”式的测试实验,测试成本高、数据误差大、缺乏普适性数学计算模型,难以推广应用,严重制约了满液式蒸发器的设计、开发和创新发展。因此,本文针对以上问题,研究满液式蒸发器较为常用的内螺纹—外凹穴结构强化管的管内流动与传热特性,研究强化管管(束)外沸腾传热特性。首先,本文针对满液式蒸发器双侧强化蒸发管在较低雷诺数范围管内单相流动阻力和对流传热规律尚未解决的问题,研究满液式蒸发器在较低雷诺数范围内管内流动阻力系数和对流传热系数试验新方法,分析、设计池沸腾下管内较低雷诺数流动换热试验系统,完成试验系统建设和调试,为后续试验研究管内单相流动换热问题提供精度高、稳定性好的试验系统。第二,利用上述试验系统,在较低雷诺数范围内,开展内螺纹管内流动阻力系数和管外池沸腾工况下管内对流传热系数的试验研究,建立内螺纹管内阻力系数和传热系数的试验关联式,揭示内螺纹管管内湍流临界雷诺数变化规律,为管内过渡流到湍流流态判断提供判定依据。本文工作表明,本文提出的内螺纹管阻力系数f和传热系数j因子幂指型函数试验关联式能够很好地描述管内流动与传热变化规律,本文提出的内螺纹管管内过渡流到湍流变化的临界雷诺数幂函数关联式在适用范围内具有较好的预测精度。第三,为研究外凹穴结构强化管在管外较低蒸发温度范围内的池沸腾传热特性,本文采用热阻分离法来获得管外沸腾传热系数,采用同源法误差控制方法指导误差控制,完成了试验系统的设计、加工和建设等工作。结果表明,本文建立的试验系统具有较好的可靠性和稳定性。第四,利用上述试验系统,以R134a为制冷剂,在给定的蒸发温度和热流密度范围内,试验研究外凹穴结构管单管外池沸腾传热特性;由试验结果,研究管外沸腾传热系数随热流密度和蒸发温度的变化关系,试验研究外凹穴结构管的沸腾传热强化效果,分析工况参数变化对管外沸腾传热系数的影响大小,建立管外沸腾传热系数与工况参数和制冷剂物性参数之间的试验关联式。结果表明,本文建立的外凹穴结构管单管外池沸腾传热系数试验关联式具有较好的预测精度。第五,管束效应是研究解决高效强化管管束外池沸腾传热的关键问题,本文针对管束效应及其试验研究不足等问题,采用同源法管束效应试验方法来进行试验设计,完成试验段设计、控制系统设计、试验系统的加工和建设。调试结果表明,本文建立的强化管管束外池沸腾管束效应试验系统具有较好的稳定性,试验系统的可靠性达到甚至于优于国际公认的指标要求。第六,利用强化管管束外池沸腾管束效应试验系统,以R134a为制冷剂,在给定的蒸发温度、热流密度和管排深度变化范围内,首先试验研究外凹穴结构管管束外池沸腾管束效应;根据试验结果,建立外凹穴强化管管束效应与热流密度、蒸发温度和管束排深之间的试验关联式。结果表明,本文提出的外凹穴强化管管束外池沸腾管束效应试验关联式在试验工况范围内可以较高精度地描述试验管的管束效应变化规律。
张雷刚[6](2019)在《不同重力条件下蒸气冷凝过程及强化传热研究》文中研究说明冷凝传热广泛应用于各工业领域,如制冷系统、空调系统、电子设备冷却、除湿系统和发电行业。在过去几十年中,冷凝传热的研究主要集中在常重力条件下的研究,近些年相变换热系统在航空航天领域取得广泛应用,微重力环境中的冷凝传热研究越来越受到国内外学者的重视。在冷凝问题中,无论是膜状冷凝还是滴状冷凝,重力作用都在其中起着重要的作用。例如,液膜沿重力方向流动并逐渐积聚,使得厚度在重力方向上不断增加;滴状冷凝中液滴的滚动及脱落也是在重力主导下完成的。因此,研究不同重力条件下的冷凝传热过程以及强化传热技术不仅对我国航天器两相流设备的研发和优化具有重要的工程指导意义,还对提高空间电子设备运行效率、节约换热设备、保证设备安全运行的有效实施具有指导作用。目前针对微重力冷凝传热的研究主要集中于地基研究,并且微重力环境中冷凝传热的强化还没有相关研究。针对上述问题的不足,本论文主要研究内容及结论如下:首先,从理论上分析了超声波在不同重力条件下加速冷凝液滴脱落的可行性,开展了超声波作用下竖直铝板表面冷凝传热的实验研究,研究了超声波功率对铝板表面液滴分布、表面覆盖率以及冷凝传热的影响。结果表明,当冷凝液滴生长到一定尺寸时,从铝板表面滚下。与无超声波作用相比,超声波加速了冷凝液滴的脱落。随着超声波功率从180W增加到900W,液滴的首次落时间提前,总脱落次数增加。铝板的热流密度和冷凝传热系数均随超声功率的增加而增大。当超声波功率为900W时,强化倍率达到了2倍以上。然而功率增大后,试验系统的经济系数有所下降。其次,提出了一种椭圆形针肋板,对不同倾角下椭圆形针肋表面的冷凝传热进行了实验研究,分析了针肋几何参数和倾角对冷凝传热的影响。实验发现针肋对冷凝液滴有一定的滞留作用,当横向肋间距较小,肋高增大后,液滴的脱落周期变小;反之,肋高的增大均使得液滴脱落周期有所增大。椭圆形针肋板的热流密度和冷凝传热系数均比平板更高。随着水平肋间距和肋高的增加,椭圆形针肋板的传热性能有所提升。当倾斜角从90°减小到30°时,热流密度和冷凝传热系数分别降低了16%和25%,且强化倍率有所下降。第三,对水平矩形通道内针肋表面的冷凝传热进行了实验研究,分析了肋几何参数、导热系数、蒸气质量流量以及制冷功率对冷凝传热的影响。结果表明,肋几何参数对冷凝传热的影响较小。当蒸气质量流量从0.17 kg/(m2·s)增加到1.67 kg/(m2·s)时,冷凝传热系数仅提升了80%左右。当制冷功率从56.4W增加到94.2W时,冷凝传热系数的增幅约20%。不同工况下针肋板的强化倍率及压降差异并不明显。第四,开展了不同重力条件下FC-72蒸气在针肋板表面的冷凝实验,分析了微重力对针肋板表面液膜分布以及气液界面分布、蒸气温度、冷凝台温度以及冷凝传热的影响。结果表明,微重力条件下,针肋表面冷凝液膜沿不同方向流动,气液界面出现明显的波动和液体爬升现象,且非稳态状态下蒸气温度有显着升高。对于准稳态状态,短时微重力导致热流密度和冷凝传热系数分别下降了18%和20%。最后,通过VOF方法数值模拟了不同重力条件下蒸气在竖直壁面上的冷凝过程,分析了蒸气流速和重力大小对冷凝传热的影响。结果表明,对于常重力和减重力,冷壁面上均形成一层较为均匀的液膜;而对于微重力,气液界面呈现出波状,且液相的波动越来越明显并沿蒸气流动方向传播。当重力垂直于壁面时,液膜随着时间的推移越积越厚。当重力作用越小时,提高蒸气流速对冷凝传热系数的改善越显着。随着蒸气流速从0.5 m/s提高到2 m/s,微重力时的冷凝传热系数相比常重力分别下降了约28%和12%。
陈景祥[7](2019)在《三维双侧复合表面的管内饱和两相流动与强化传热》文中研究表明两相流动传热不仅包含了液膜的单相流动传热过程和汽-液两相相变潜热的传递过程,还有其他的复杂物理过程,比如汽泡生成、合并等。宏观尺度的强化必然带来传热表面积的增加、单相流动和热边界层的混合,而微观尺度的强化则直接指向相变传热的机理——汽泡生成、长大和脱离的规律或者凝结液膜的排液效应、传热表面的润湿特性等。本文的研究目的是,在水平通道的两相流动传热过程中结合宏观尺度和微观尺度的强化传热方式,突破单一强化特征的强化传热瓶颈。本文的主要研究内容是,通过搭建高精度的两相流流动传热实验台,以光管、2EHT-1和2EHT-2三维双侧复合强化管为研究对象,观察和研究水平通道内R410A制冷剂的流动沸腾和对流冷凝传热过程的基本物理现象和传热系数随质量流速、干度、重力和剪切力之间相对大小、壁面温度和热流密度等主要参数的变化关系;分析饱和相变流动传热过程中干度、质量流速以及表面特性对局部流型转变的影响。笔者首先对两相流的强化传热技术和各热设计领域所面临的问题进行了比较全面的综述。从研究和应用现状的分析中发现,只有不断提高强化传热的技术手段才能适应高热流、高负荷的传热需求;饱和相变传热因传热系数高、均温特性好被广泛的应用在各个领域,但是依然有许多急需解决的问题存在于饱和相变传热研究之中。为此,笔者搭建了高精度的水平管内蒸发、冷凝流动传热实验台,采用拥有自主知识产权的数据采集软件实时地观测不同的实验工况,系统性地研究光管、2EHT-1和2EHT-2三维双侧复合强化管管内蒸发、冷凝的流动传热特性。对流冷凝和流动沸腾实验均采用R410A制冷剂为相变工质,进出口的干度变化范围均为0.20.9。对流冷凝实验的热流密度范围为10.5536.66 kW/m2,质量流速范围为80260 kg/(m2 s),饱和温度设定为40℃;流动沸腾实验的热流密度范围为17.8843 kW/m2,质量流速范围为80260 kg/(m2 s),饱和温度设定为10℃。实验测量的传热系数结果和摩擦压降结果均和现有的关联式进行了详细的对比。综合能效评价的结果显示:1)小流量冷凝工况时,综合能效因数PF随着质量流速的增加而增加;当G150时,PF因子趋于稳定值1.16;2EHT-2强化管的PF因子略高于2EHT-1强化管。2)流动沸腾的综合能效因子PF均随着质量流速的增加基本线性增加;并且2EHT-2强化管的综合能效因子要高于2EHT-1强化管,最高能达到1.44。在得到平均传热特性的规律后,开展了测试管壁温的直接测量实验。全面地研究了干度分布、质量流速、热流密度和传热壁面温度对局部冷凝和蒸发传热系数的影响。实验测量结果与12个传热和压降关联式的预测值进行了对比分析。对比结果表明现有的关联式模型的局部传热系数的预测结果仅与光管吻合度高。因此,针对2EHT-1和2EHT-2三维双侧复合强化管的局部传热特性拟合出了预测精度更高的传热关联式。实验测量的结果表明,三维双侧复合强化表面对R410A制冷剂流动沸腾和对流冷凝具有较好的强化作用,具体体现在:1)对流冷凝工况时,壁温随着干度的降低而降低,2EHT-2强化管在高干度区域的壁温相对于光管最大下降了4.6℃;2)在高质量流和高干度区域,2EHT-2强化管对冷凝传热的效果是光管的1.58倍;3)流动沸腾工况时,在高干度和热流密度区域,强化管的壁面过热度平均比光管低2℃。此外,在常规大通道中引入微纳结构的表面强化特征对管道内冷凝压降影响不大,而流动沸腾的摩擦压降对这种表面强化比较敏感。热流密度对流动沸腾传热系数的影响分为两种:在临界热流密度之下,传热系数随着热流密度的上升而上升;超过临界热流密度值后,传热系数随着热流密度的上升而急剧下降。实验测量数据进一步表明,2EHT-1和2EHT-2三维双侧复合强化管中引入的微细结构的花纹状强化特征能够一定程度的提高流动沸腾的临界热流密度值。基于局部传热实验结果,本文得出强化两相流强化传热的方式有:1)由于水平管内蒸汽凝结加快导致液膜厚度升高,反过来增加了凝结换热热阻,因此强化冷凝传热的重要手段是提高壁面疏水特性以及凝结液膜的排液效应;2)提高强化流动沸腾传热系数的方法主要分为两类:一类是利用粗糙表面处理技术提高表面的亲水特性,使得同一液膜厚度润湿的传热比表面积增大(如具有毛细通道的金属涂层表面);其二是高质量流速下提高表面有效汽化核心密度。
郝雪莹[8](2019)在《电荷注入引起的电羽流及其强化传热应用的数值研究》文中研究表明电流体动力学(Electrohydrodynamics,EHD)作为电磁学与流体力学的交叉学科,在经典物理问题的研究以及包括传热传质强化和等离子流动控制在内的实际应用等方面有着十分重要的地位。利用电场进行传热的强化因其智能高效、低噪音、无机械运动部件和结构简单等优势,近年来愈发受到研究者的关注。对于复杂的电热对流问题,直接数值模拟的方法可以获得全面的物理场信息并更加直观地提供结果,对复杂问题本身的理解大有裨益。EHD问题涉及多物理场的强烈非线性耦合,在数值模拟方面的发展较为缓慢,对该问题机理和流动细节的研究较为缺乏。本文的主要研究目的是利用基于有限体积法开发的数值模拟平台研究“刀片-平板”模型中电场和热场耦合的电热对流物理问题,评估电场的强化传热效果。首先详细介绍了电热对流的数理模型和电荷注入及放电过程等理论基础,随后介绍了所用的基于有限体积法发展的数值求解方法,并分别对流场、静电场和温度场计算模块进行了充分验证。电荷注入引起的纯电对流问题是更复杂的电热对流研究的基础,电羽流流动结构和特性的理解有至关重要的作用。本文通过改变纯电对流模型中的主要无量纲控制参数,对各参数影响下的流动结构和强度等进行了数值研究。研究发现,电雷诺数的改变会引起流动形态和流动强度的变化,而其他无量纲控制参数对电对流均存在不同程度的影响。电热对流涉及到库仑力与浮升力的共同作用,包含电场、电荷分布、热场和流场之间的非线性耦合。电热对流的流动结构研究和传热效率评估对电场强化传热的应用具有重要的理论参考价值。本文基于电热对流数值算法,通过改变“刀片-平板”电热对流模型中的主要无量纲控制参数,分析了主驱动参数和其他参数的改变对电热对流流动的影响。同时,通过对平均努塞尔数的计算,评估了各参数的改变对对流传热效率的影响。本文的研究丰富了电荷注入机制下的电流体动力学理论,对电热对流问题进行了较为系统的数值研究,有利于电场、流场和温度场相互作用的深入理解,同时也为电场强化传热的实际应用提供了一定的理论依据。
郭峰[9](2018)在《电场作用下微细通道内流动沸腾传热及压降特性研究》文中认为电场强化沸腾传热技术主要通过电场、流场和温度场之间的耦合作用来实现强化换热的目的,将电场强化技术引入微通道流动沸腾,可进一步提高微通道换热器的换热性能,在解决微尺度热质输运问题方面具有广泛的应用前景。设计了针状、线状两种电极结构下的微细通道试验段,通过在电极上施加较低的电压,即可在通道内形成高强度的非均匀性电场,其中针状电极形成的是间断电场,线状电极形成的是连续电场。以制冷剂R141b为工质,研究了针状电极电场作用下微细通道内流动沸腾的传热及压降特性,结果表明:针状电极形成的间断电场可以在整个电极分布区都表现出很好的强化沸腾传热效果,且电压越高强化效果越好,850 V下的平均饱和沸腾传热系数相比0 V时平均可提高41%。电场强化效果与干度有关,本试验中干度小于0.11时,强化效果显着;干度高于0.23时,强化效果大大降低。电场强化沸腾传热效果还与热流密度和质量流率有关,热流密度越低、质量流率越高,强化效果越显着。电场的作用使得通道内摩擦作用增强,因此导致总压降、两相流压降、单位长度两相摩擦压降均随着电压的升高而有所升高,试验条件下微细通道内的总压降最高提高了16.21%。进行了线状电极作用下的微细通道流动沸腾试验,结果表明:由线状电极形成的连续性电场也可以起到强化沸腾传热的效果,且其强化规律与针状电极有相同之处,热流密度越低、质量流率越高,电场强化效果越好。线状电极电场强化沸腾传热所需的最小电压有所提高,本试验中线状电极在400 V时表现出强化效果,而针状电极仅需250 V。低电压条件下,线状电极的强化效果比针状电极弱,400 V时针状电极、线状电极的强化因子分别为1.44、1.24;而高电压时,线状电极的强化效果又比针状电极强,850V时针状电极、线状电极的强化因子分别为1.69、1.75。通过对气泡所受的电场力进行分析可知,电场之所以能够强化沸腾传热是由于电场力可以将气泡压迫在换热壁面,从而大大增加了薄液膜区的蒸发面积。
曾宪泰[10](2013)在《表面多孔管水平管外降膜蒸发传热性能研究》文中认为水平管降膜蒸发方式具有传热效率高、传热温差小等优点,因此在多效蒸发海水淡化装置、制冷系统、石油化工等行业的蒸发器中得到非常广泛的应用。本文以海水多效蒸发中的水平管降膜蒸发过程为研究对象,在不同热流密度和喷淋密度条件下,通过测量换热管壁面温度,研究了管外降膜蒸发传热系数的变化规律。研究结果表明:换热管周向管外蒸发传热系数并不相同,水平多孔管和光管的传热性能从换热管顶部至底部逐渐衰退。在润湿充分的情况下,随着热流密度的增加,多孔管的传热性能逐渐降低,且趋于稳定;光管的传热性能虽然逐渐增加,但远低于多孔管。在试验研究的布液管喷淋高度范围内,增加喷淋高度能够显着提高光管和多孔管的传热系数。为了更加深入研究水平管降膜蒸发的传热传质机理,本文使用FLUENT模拟了管外液膜分布和降膜蒸发过程,研究发现:表面多孔管在较低的热流密度下即能达到沸腾状态,而光管在相同热流密度下以表面自由蒸发为主。这主要由于一方面表面多孔层可以有效的稳定液流,降低流速,使得液体充分接触壁面,加强传热从而强化了传质的过程。另一方面表面多孔层具有更多的汽化核心,为沸腾提供了更为有利的条件。
二、EHD强化水平管外沸腾传热的试验研究(论文开题报告)
(1)论文研究背景及目的
此处内容要求:
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例:
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
(2)本文研究方法
调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、EHD强化水平管外沸腾传热的试验研究(论文提纲范文)
(1)R134a与R1234ze(E)水平管外核态沸腾传热数值模拟(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
1.绪论 |
1.1 研究背景及意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 管外核态沸腾传热实验研究现状 |
1.2.2 核态沸腾传热的数值模拟研究现状 |
1.3 主要研究内容及目的 |
1.3.1 研究内容 |
1.3.2 研究目的 |
2.管外沸腾传热数值计算模型 |
2.1 数学模型 |
2.1.1 多相流模型 |
2.1.2 控制方程 |
2.1.3 界面动量传递 |
2.1.4 沸腾模型 |
2.1.5 传质模型 |
2.2 物理模型及假设 |
2.2.1 物理模型 |
2.2.2 物理模型简化及假设 |
2.3 网格划分与独立性检验 |
2.3.1 网格划分及加密 |
2.3.2 网格独立性验证 |
2.3.3 时间步长验证 |
2.4 边界条件与求解设置 |
2.4.1 边界条件 |
2.4.2 求解设置 |
2.5 本章小结 |
3.管外沸腾传热数值模拟结果及分析 |
3.1 R1234ze(E)在水平管外沸腾传热流场分布 |
3.2 饱和温度对管外沸腾传热的影响 |
3.3 R1234ze(E)与R134a管外沸腾传热对比 |
3.4 管型对管外沸腾传热的影响 |
3.5 不同结构参数对管外沸腾传热的影响 |
3.5.1 翅密度对管外沸腾传热特性的影响 |
3.5.2 翅高对管外沸腾传热特性的影响 |
3.6 本章小结 |
4.管外沸腾传热实验研究 |
4.1 相变传热实验系统 |
4.2 相变传热实验及测量装置 |
4.2.1 实验装置 |
4.2.2 测量系统装置 |
4.3 实验方法 |
4.3.1 水箱的清洗及实验管安装 |
4.3.2 测量装置的校核及标定 |
4.3.3 气密性测试 |
4.4 实验数据处理及不确定度分析 |
4.4.1 总传热系数的确定 |
4.4.2 管内外两侧传热系数的确定 |
4.4.3 不确定度分析 |
4.5 实验结果分析 |
4.5.1 R1234ze(E)与R134a管外沸腾传热特性对比 |
4.5.2 不同管型管外沸腾传热特性对比 |
4.5.3 数值计算结果与实验结果对比 |
4.6 本章小结 |
5.结论与展望 |
5.1 结论 |
5.2 创新点 |
5.3 展望 |
参考文献 |
附录:攻读硕士学位期间取得的研究成果 |
致谢 |
(2)水平强化管内制冷剂冷凝与沸腾热力特性实验与数值模拟研究(论文提纲范文)
致谢 |
摘要 |
ABSTRACT |
符号表 |
1 绪论 |
1.1 强化传热概念和发展 |
1.2 流动沸腾研究进展 |
1.2.1 常规尺度强化方式 |
1.2.2 微小翅片或沟槽 |
1.2.3 微螺柱或方形微肋 |
1.2.4 其他微尺度方法 |
1.2.5 复合多尺度方法 |
1.3 对流冷凝研究进展 |
1.3.1 对流冷凝流动实验研究 |
1.3.2 对流冷凝流动数值模拟 |
1.4 现存研究中的不足 |
1.5 研究目标、整体思路以及工作内容 |
2 实验系统及测量原理 |
2.1 引言 |
2.2 实验测试装置 |
2.2.1 水平管内相变流动换热测试系统 |
2.2.2 测试段结构 |
2.2.3 传感器及测量仪表 |
2.2.4 测试工质 |
2.2.5 测试表面结构 |
2.3 实验数据处理 |
2.3.1 换热数据计算 |
2.3.2 威尔逊图解法 |
2.3.3 壁温测量法 |
2.3.4 压降数据计算 |
2.4 实验误差分析 |
2.5 结果可靠性验证 |
2.5.1 系统热平衡校核 |
2.5.2 单相换热验证 |
2.5.3 单相摩擦压降验证 |
2.5.4 重复性实验验证 |
2.5.5 实验结果与关联式对比 |
2.6 本章小结 |
3 复合强化管内冷凝热力特性 |
3.1 引言 |
3.2 强化管内冷凝平均换热-阻力特性 |
3.2.1 测试工况 |
3.2.2 管内冷凝换热性能 |
3.2.3 管内冷凝阻力特性 |
3.2.4 管内冷凝综合性能 |
3.3 强化管内冷凝换热-阻力特性 |
3.3.1 测试工况 |
3.3.2 管内流型分析 |
3.3.3 光滑管内低流速冷凝换热特性 |
3.3.4 复合强化管内低流速冷凝换热特性 |
3.3.5 复合强化管内低流速冷凝阻力特性 |
3.3.6 综合性能评价 |
3.4 本章小结 |
4 复合强化管内流动沸腾热力特性 |
4.1 引言 |
4.2 强化管内流动沸腾平均换热-阻力特性 |
4.2.1 测试工况 |
4.2.2 管内蒸发换热特性 |
4.2.3 管内蒸发阻力特性 |
4.2.4 流动沸腾综合性能评价 |
4.3 强化管内流动沸腾换热-阻力特性 |
4.3.1 测试工况 |
4.3.2 光管内流动沸腾换热性能 |
4.3.3 强化管内流动沸腾换热性能 |
4.3.4 强化管内流动沸腾换热预测模型 |
4.3.5 流动沸腾阻力特性研究 |
4.3.6 综合性能评价 |
4.4 本章小结 |
5 小管径微翅片管冷凝换热数值研究 |
5.1 前言 |
5.2 计算模型 |
5.2.1 VOF方法介绍 |
5.2.2 湍流模型 |
5.2.3 相变传质模型 |
5.2.4 几何模型及边界条件 |
5.2.5 离散方法及网格独立性验证 |
5.2.6 计算结果验证及流型分析 |
5.3 结果及讨论 |
5.3.1 齿形和流动参数作用 |
5.3.2 不同工质换热特性对比 |
5.3.3 与换热关联式对比 |
5.3.4 气液相界面分布形状 |
5.3.5 两相速度及湍流粘度分布 |
5.3.6 界面传质速率及局部换热系数分布 |
5.4 本章小结 |
6 小管径微翅片管流动沸腾热力特性预测 |
6.1 前言 |
6.2 换热关联式评价及迭代 |
6.2.1 换热数据集介绍 |
6.2.2 现存换热预测模型评价 |
6.2.3 新的换热预测模型 |
6.2.4 新模型评价 |
6.3 摩擦压降模型评价及迭代优化 |
6.3.1 摩擦压降数据集介绍 |
6.3.2 现存摩擦压降关联式评价 |
6.3.3 新的摩擦压降关联式 |
6.4 实验数据验证 |
6.5 本章小结 |
7 总结与展望 |
7.1 全文总结 |
7.2 工作展望 |
参考文献 |
作者简历及在学期间所取得的科研成果 |
(3)有机工质水平单管传热流动测试系统设计及R245fa高温流动沸腾传热实验研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
物理名称及符号列表 |
第一章 绪论 |
1.1 研究背景和意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 水平单管流动传热特性测试实验系统研究现状 |
1.2.2 水平单管流动冷凝传热特性实验研究现状 |
1.2.3 水平单管流动沸腾传热特性实验研究现状 |
1.3 课题来源及主要内容 |
1.4 本章小结 |
第二章 有机工质水平管沸腾-冷凝一体传热流动实验系统设计 |
2.1 有机工质水平单管传热流动特性测试原理 |
2.2 有机工质水平单管蒸发测试段设计与计算 |
2.2.1 设计流程 |
2.2.2 设计工质选择 |
2.2.3 流动沸腾传热关联式的选择 |
2.2.4 蒸发测试段工况范围 |
2.2.5 蒸发测试段的设计 |
2.2.6 系统蒸发测试流程 |
2.3 有机工质水平套管冷凝测试段设计与计算 |
2.3.1 设计流程 |
2.3.2 设计工质选择 |
2.3.3 冷凝传热关联式的选择 |
2.3.4 冷凝测试段工况范围 |
2.3.5 冷凝测试段的设计 |
2.3.6 系统冷凝测试流程 |
2.4 水平单管测试系统充注量计算 |
2.5 有机工质水平单管测试实验系统循环计算 |
2.5.1 有机工质R245fa水平管内低温位亚临界两相流动沸腾传热循环实验计算 |
2.5.2 有机工质R245fa水平管内高温位亚临界两相流动沸腾传热循环实验计算 |
2.6 本章小结 |
第三章 有机工质水平管实验系统搭建及性能测试 |
3.1 有机工质水平单管实验系统简介 |
3.1.1 工质循环子系统 |
3.1.2 循环冷却水子系统 |
3.1.3 控制子系统 |
3.2 水平单管实验系统主要部件选型 |
3.2.1 工质泵 |
3.2.2 节流阀 |
3.2.3 冷凝器、过冷器 |
3.2.4 水泵 |
3.2.5 储液罐 |
3.2.6 控制系统及实验系统数据参数测量 |
3.3 实验系统数据处理 |
3.4 实验系统不确定性分析 |
3.4.1 换热面积不确定度分析 |
3.4.2 温度的不确定度分析 |
3.4.3 压力的不确定度分析 |
3.4.4 流量的不确定度分析 |
3.4.5 换热量的不确定度分析 |
3.4.6 干度的不确定度分析 |
3.4.7 对流传热系数不确定度分析 |
3.5 实验系统步骤 |
3.5.1 实验系统的气密性实验 |
3.5.2 实验系统的抽真空及工质的充入 |
3.5.3 检查工质及水系统循环回路 |
3.5.4 实验系统接通总电源及启动计算机 |
3.5.5 启动水冷机组 |
3.5.6 实验系统调节 |
3.5.7 数据采集 |
3.5.8 切换工况 |
3.5.9 实验的后处理及停机断电 |
3.6 实验系统测试工况 |
3.6.1 测试工况 |
3.7 实验系统及设备的性能测试 |
3.7.1 实验系统稳定性测试 |
3.7.2 实验系统气动调节阀性能测试 |
3.7.3 实验系统热平衡测试 |
3.8 本章小结 |
第四章 水平光管内R245fa的高温位流动沸腾传热特性实验研究 |
4.1 实验工况 |
4.2 工质平均干度对流动沸腾传热系数的影响 |
4.3 工质饱和蒸发温度对流动沸腾传热系数的影响 |
4.4 流动沸腾传热过程中质量流率和平均干度对管壁沿程壁温分布规律的影响 |
4.4.1 质量流率对管壁沿程壁温分布规律的影响 |
4.4.2 平均干度对管壁沿程壁温分布规律的影响 |
4.5 工质质量流率对流动沸腾传热系数的影响 |
4.6 沸腾传热实验值与半经验关联式计算值的比较 |
4.6.1 水平光管内沸腾传热基本关联式 |
4.6.2 管内流动沸腾传热系数实验值和各半经验关联式计算值的比较 |
4.7 本章小结 |
结论与展望 |
参考文献 |
攻读硕士学位期间发表的成果 |
致谢 |
(4)水平涟漪纹管三维强化表面的换热机理及流动可视化研究(论文提纲范文)
致谢 |
摘要 |
Abstract |
符号表 |
1 绪论 |
1.1 强化传热技术的发展 |
1.2 表面强化换热管的研究进展 |
1.2.1 二维表面强化换热管 |
1.2.2 三维表面强化换热管 |
1.3 管内流动可视化研究进展 |
1.4 当前研究领域的不足 |
1.5 论文章节安排 |
2 实验系统及方法介绍 |
2.1 引言 |
2.2 换热测试系统及装置 |
2.2.1 水平管内两相流动换热测试系统 |
2.2.2 实验测试仪器 |
2.2.3 实验换热工质 |
2.2.4 新型涟漪纹表面 |
2.2.5 表面轮廓测绘技术 |
2.3 流动可视化装置及后处理 |
2.3.1 管内流型采集装置 |
2.3.2 管内流型观测方法 |
2.3.3 管内流型图像的后处理 |
2.4 实验数据处理 |
2.4.1 换热数据处理 |
2.4.2 威尔逊图解法 |
2.4.3 压降数据处理 |
2.5 实验误差分析 |
2.6 实验台热平衡测试 |
2.7 实验台可靠性验证 |
2.7.1 单相换热系数验证 |
2.7.2 单相摩擦压降验证 |
2.8 本章小结 |
3 涟漪纹管内对流冷凝换热机理研究 |
3.1 引言 |
3.2 水平管内截面含气率评估 |
3.3 水平管内对流冷凝流型分析 |
3.3.1 光滑管内对流冷凝流型分析 |
3.3.2 涟漪纹管内对流冷凝流型分析 |
3.4 涟漪纹管的对流冷凝换热性能 |
3.5 涟漪纹管的对流冷凝换热模型 |
3.5.1 光滑管冷凝换热模型的评估 |
3.5.2 涟漪纹管冷凝换热流型的转变公式 |
3.5.3 涟漪纹管冷凝换热模型的建立 |
3.6 本章小结 |
4 涟漪纹管内流动沸腾换热机理研究 |
4.1 引言 |
4.2 水平管内截面含气率评估 |
4.3 水平管内流动沸腾流型分析 |
4.3.1 光滑管内流动沸腾流型分析 |
4.3.2 涟漪纹管内流动沸腾流型分析 |
4.4 涟漪纹管的流动沸腾换热性能 |
4.5 涟漪纹管的流动沸腾换热模型 |
4.5.1 光滑管沸腾换热模型的评估 |
4.5.2 涟漪纹管沸腾换热流型的转变公式 |
4.5.3 涟漪纹管冷凝换热模型的建立 |
4.6 本章小结 |
5 涟漪纹管的单管换热性能评估 |
5.1 引言 |
5.2 换热工质对涟漪纹管两相换热特性的影响 |
5.3 管径对涟漪纹管两相换热特性的影响 |
5.4 饱和温度对涟漪纹管两相换热特性的影响 |
5.5 管壁材质对涟漪纹管两相换热特性的影响 |
5.6 涟漪状突起的大小对涟漪纹管两相换热特性的影响 |
5.7 涟漪状突起的方向对涟漪纹管两相换热特性的影响 |
5.8 本章小结 |
6 总结与展望 |
6.1 全文总结 |
6.2 工作展望 |
参考文献 |
个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果 |
(5)内螺纹-外凹穴强化管管内流动换热与管(束)外沸腾传热特性(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
主要符号表 |
1 绪论 |
1.1 研究背景及意义 |
1.1.1 应用中满液式蒸发器流动传热新问题 |
1.1.2 双侧强化管带来的流动传热新问题 |
1.1.3 本文的研究意义 |
1.2 内螺纹管内流动与换热研究进展 |
1.2.1 内螺纹管内流动换热试验研究进展 |
1.2.2 内螺纹管内流动换热试验关联模型研究 |
1.2.3 内螺纹管内流动换热数值模拟研究 |
1.3 凹穴结构管单管外池沸腾传热研究进展 |
1.3.1 管外强化结构沸腾机理研究 |
1.3.2 强化管外沸腾传热试验研究 |
1.3.3 管外沸腾传热试验模型研究 |
1.4 凹穴结构管管束外沸腾传热研究进展 |
1.4.1 管束外沸腾传热试验研究 |
1.4.2 管束外沸腾传热试验模型研究 |
1.5 研究内容与研究思路 |
1.5.1 现有研究存在的问题分析 |
1.5.2 本文主要研究内容 |
1.5.3 本文研究思路 |
2 池沸腾下管内较低雷诺数流动换热试验系统的建立 |
2.1 池沸腾下管内流动换热试验方法的确定 |
2.1.1 管内流动阻力系数试验方法的确定 |
2.1.2 池沸腾下管内较低雷诺数对流传热系数修正试验方法 |
2.1.3 管内流动换热试验系统基本设计思路 |
2.2 管内流动换热同源法误差控制方法的确定 |
2.2.1 误差分析原理 |
2.2.2 误差分析方程 |
2.2.3 同源法误差控制方法的实现 |
2.3 池沸腾下管内流动换热试验系统的设计 |
2.3.1 试验系统原理图 |
2.3.2 制冷剂循环系统的设计 |
2.3.3 流体循环系统的设计 |
2.3.4 冷流体降温冷机系统的设计 |
2.3.5 监测控制系统的设计 |
2.4 池沸腾下管内流动换热试验系统的建设 |
2.4.1 试验段的设计加工 |
2.4.2 测量仪表和传感器的安装 |
2.5 池沸腾下管内流动换热试验系统的调试及检验 |
2.5.1 试验系统的调试 |
2.5.2 试验系统的检验 |
2.6 本章小结 |
3 池沸腾下内螺纹管内流动换热试验研究 |
3.1 管内流动换热试验工况与误差分析 |
3.1.1 新型内螺纹试验管的确定 |
3.1.2 试验工况及试验流程 |
3.1.3 误差分析结果 |
3.2 管内流动换热特性试验结果 |
3.2.1 内螺纹管管内流动换热试验结果 |
3.2.2 内螺纹管与光管流动换热特性对比分析 |
3.3 内螺纹管内流动换热特性幂指型试验模型的建立 |
3.3.1 内螺纹管试验结果与现有模型的对比 |
3.3.2 管内流动阻力系数幂指型试验模型的提出 |
3.3.3 管内对流传热系数幂指型试验模型的提出 |
3.4 内螺纹管内湍流流态转变临界雷诺数预测模型的提出 |
3.4.1 内螺纹管与传统粗糙管阻力特性对比分析 |
3.4.2 内螺纹管阻力分区的探讨 |
3.4.3 内螺纹管内湍流临界雷诺数预测模型的提出 |
3.5 本章小结 |
4 单管外较低蒸发温度池沸腾传热试验系统的建立 |
4.1 单管外较低蒸发温度池沸腾传热试验方法的确定 |
4.1.1 单管外较低蒸发温度池沸腾传热系数试验方法的确定 |
4.1.2 单管外池沸腾传热试验系统基本设计思路 |
4.2 单管外池沸腾传热试验同源法误差控制方法 |
4.2.1 误差计算方程 |
4.2.2 同源法误差控制方法的实现 |
4.3 单管外池沸腾传热试验系统的设计与建设 |
4.3.1 试验系统原理图 |
4.3.2 制冷剂循环系统的设计 |
4.3.3 流体循环系统的设计 |
4.3.4 冷流体降温冷机系统的设计 |
4.3.5 监测控制系统的设计 |
4.3.6 试验系统的建设 |
4.4 单管外池沸腾传热试验系统的调试与检验 |
4.4.1 试验系统的调试 |
4.4.2 试验系统的检验 |
4.5 本章小结 |
5 凹穴结构管单管外较低蒸发温度池沸腾传热试验研究 |
5.1 试验工况及误差分析 |
5.1.1 凹穴结构试验管的确定 |
5.1.2 试验工况及试验操作流程 |
5.1.3 误差分析结果 |
5.2 单管外较低蒸发温度池沸腾试验结果 |
5.2.1 管内Wilson图解法试验结果及分析 |
5.2.2 强化管单管外池沸腾传热系数试验结果 |
5.2.3 强化管外池沸腾传热强化因子 |
5.3 试验工况对强化管外池沸腾传热特性影响及试验模型的建立 |
5.3.1 热流密度对强化管外池沸腾传热特性的影响 |
5.3.2 蒸发温度对强化管外池沸腾传热特性的影响 |
5.3.3 强化管单管外池沸腾传热系数试验模型的建立 |
5.4 本章小结 |
6 管束外池沸腾管束效应试验系统的建立 |
6.1 管束外池沸腾管束效应试验方法的确定 |
6.1.1 同源法沸腾管束效应试验方法的确定 |
6.1.2 管束外池沸腾管束效应试验系统基本设计思路 |
6.2 管束外池沸腾管束效应试验同源法误差控制方法 |
6.2.1 管束外池沸腾管束效应试验误差计算方程 |
6.2.2 同源法误差控制方法的实现 |
6.3 管束外池沸腾管束效应试验系统的设计与建设 |
6.3.1 池沸腾管束效应试验系统原理图 |
6.3.2 制冷剂循环系统的设计 |
6.3.3 流体循环系统的设计 |
6.3.4 冷流体降温冷机系统的设计 |
6.3.5 监测控制系统的设计 |
6.3.6 池沸腾管束效应试验系统的建设 |
6.4 管束外池沸腾管束效应试验系统的调试及检验 |
6.4.1 池沸腾管束效应试验系统的调试 |
6.4.2 池沸腾管束效应试验系统的检验 |
6.5 本章小结 |
7 凹穴结构管管束外池沸腾管束效应试验研究 |
7.1 池沸腾管束效应试验工况及误差分析 |
7.1.1 凹穴结构试验管及管束的确定 |
7.1.2 池沸腾管束效应试验工况及试验运行 |
7.1.3 池沸腾管束效应误差分析结果 |
7.2 管束外池沸腾传热试验结果 |
7.2.1 管内Wilson图解法试验结果 |
7.2.2 管束外池沸腾传热系数试验结果 |
7.2.3 管束效应试验结果误差对比及可靠性分析 |
7.3 管束外池沸腾管束效应变化规律及试验模型的建立 |
7.3.1 不同管排深度下的管束效应变化规律 |
7.3.2 不同蒸发温度下的管束效应变化规律 |
7.3.3 不同热流密度下的管束效应变化规律 |
7.3.4 强化管管束外池沸腾管束效应试验模型的建立 |
7.4 本章小结 |
8 结论及展望 |
8.1 主要结论 |
8.2 创新点摘要 |
8.3 展望 |
参考文献 |
攻读博士学位期间科研项目及科研成果 |
致谢 |
作者简介 |
(6)不同重力条件下蒸气冷凝过程及强化传热研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
符号表 |
第一章 绪论 |
1.1 选题背景与意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 微重力冷凝传热研究现状 |
1.2.2 主动式强化传热研究现状 |
1.2.3 被动式强化传热研究现状 |
1.3 课题研究内容 |
第二章 空间冷凝主动式强化传热研究 |
2.1 引言 |
2.2 超声波强化冷凝传热的可行性分析 |
2.2.1 超声波作用机理 |
2.2.2 超声波强化传热基本理论 |
2.2.3 超声波去除冷凝液效果的影响因素 |
2.2.4 超声波强化冷凝传热效果评价 |
2.3 超声波作用下冷凝传热的试验研究 |
2.3.1 试验装置及主要设备 |
2.3.2 试验方案设计 |
2.3.3 试验数据处理 |
2.3.4 试验结果及讨论 |
2.4 微重力条件下超声波强化冷凝的可行性分析 |
2.4.1 微重力下液滴受力分析 |
2.4.2 微重力下超声波作用机理分析 |
2.5 本章小结 |
第三章 空间冷凝被动式强化传热研究 |
3.1 引言 |
3.2 被动式强化传热分析 |
3.2.1 膜状冷凝强化思路 |
3.2.2 椭圆形肋对冷凝液的滞留作用分析 |
3.3 针肋表面冷凝传热实验原理和方法 |
3.3.1 实验装置及主要设备 |
3.3.2 实验方案设计 |
3.3.3 实验数据处理 |
3.4 针肋表面冷凝液滴分布特性研究 |
3.4.1 针肋表面冷凝液滴的可视化分析 |
3.4.2 针肋板表面冷凝液滴受力分析 |
3.4.3 针肋板表面覆盖率对比 |
3.4.4 针肋板表面液滴脱落周期对比 |
3.5 针肋表面冷凝传热特性研究 |
3.5.1 竖直平板上的冷凝传热 |
3.5.2 水平肋间距及肋高对冷凝传热的影响 |
3.5.3 倾斜角对冷凝传热的影响 |
3.5.4 水平肋间距及肋高对强化倍率的影响 |
3.5.5 倾斜角对强化倍率的影响 |
3.6 本章小结 |
第四章 蒸气在水平针肋表面冷凝传热的实验研究 |
4.1 引言 |
4.2 实验装置及数据处理 |
4.2.1 实验装置及主要设备 |
4.2.2 实验方案设计 |
4.2.3 实验数据处理及误差分析 |
4.2.4 实验系统的可靠性验证 |
4.3 实验结果分析 |
4.3.1 可视化分析 |
4.3.2 局部冷凝传热系数分析 |
4.3.3 肋几何参数对冷凝传热的影响 |
4.3.4 导热系数对冷凝传热的影响 |
4.3.5 质量流量对冷凝传热的影响 |
4.3.6 制冷功率对冷凝传热的影响 |
4.3.7 强化倍率分析 |
4.3.8 压降分析 |
4.4 本章小结 |
第五章 不同重力条件下竖直针肋表面冷凝传热的实验研究 |
5.1 引言 |
5.2 落塔实验设备及原理 |
5.2.1 实验装置及主要设备 |
5.2.2 落塔实验方案 |
5.3 实验装置及数据处理 |
5.3.1 实验系统的设计与搭建 |
5.3.2 实验方案设计 |
5.3.3 实验数据处理及误差分析 |
5.3.4 实验系统的可靠性验证 |
5.4 地面实验结果 |
5.4.1 可视化分析 |
5.4.2 局部传热系数分析 |
5.4.3 肋几何参数对冷凝传热的影响 |
5.4.4 导热系数对冷凝传热的影响 |
5.4.5 质量流量对冷凝传热的影响 |
5.4.6 强化倍率 |
5.5 落塔实验结果 |
5.5.1 可视化分析 |
5.5.2 微重力对蒸气温度的影响 |
5.5.3 微重力对冷凝基底温度的影响 |
5.5.4 冷凝传热分析 |
5.6 本章小结 |
第六章 不同重力条件下蒸气冷凝传热的数值研究 |
6.1 引言 |
6.2 数值模型 |
6.2.1 VOF模型 |
6.2.2 表面张力和壁面粘附模型 |
6.2.3 相变模型 |
6.2.4 边界条件及求解方法 |
6.3 数值模拟结果 |
6.3.1 重力对冷凝过程的影响 |
6.3.2 蒸气流速对冷凝传热的影响 |
6.3.3 重力大小对冷凝传热的影响 |
6.4 本章小结 |
第七章 结论与展望 |
7.1 本文研究工作总结 |
7.2 创新点 |
7.3 进一步研究的设想与展望 |
参考文献 |
致谢 |
攻读博士学位期间取得的主要学术成果 |
(7)三维双侧复合表面的管内饱和两相流动与强化传热(论文提纲范文)
致谢 |
摘要 |
Abstract |
符号表 |
第1章 绪论 |
1.1 课题研究背景及意义 |
1.1.1 高效传热应用背景 |
1.1.2 强化传热解决方案 |
1.2 两相流流动传热研究现状 |
1.2.1 水平管内流动沸腾强化传热综述 |
1.2.2 水平管内对流冷凝强化传热综述 |
1.2.3 相变传热系统性能的影响因素 |
1.3 课题研究内容与方法 |
1.4 本文的章节安排 |
第2章 实验系统设计及测量方法 |
2.1 引言 |
2.2 实验系统概述 |
2.3 三维双侧强化管表面表征与安装 |
2.4 实验参数的测量 |
2.4.1 预热段电压电流的测量 |
2.4.2 温度的测量 |
2.4.3 压力的测量 |
2.4.4 质量流量的测量 |
2.5 实验工况和步骤 |
2.6 数据处理 |
2.6.1 传热系数数据处理 |
2.6.2 两相摩擦压降数据处理 |
2.7 实验误差分析 |
2.8验证实验 |
2.9 本章小结 |
第3章 水平复合强化管内饱和两相流动传热与压降 |
3.1 引言 |
3.2 冷凝流动平均传热系数 |
3.3 冷凝流动摩擦压降 |
3.4 流动沸腾平均传热系数 |
3.5 流动沸腾摩擦压降 |
3.6 相变传热综合评价 |
3.7 本章小结 |
第4章 三维双侧复合强化管内对流冷凝局部传热特性 |
4.1 引言 |
4.2 水平管内冷凝流型图 |
4.3 水平管内对流冷凝局部传热实验结果 |
4.3.1 壁温测量结果 |
4.3.2 质量流速对冷凝传热系数的影响 |
4.3.3 热流密度对冷凝传热系数的影响 |
4.4 实验结果与现有关联式对比 |
4.4.1 分层流对流冷凝传热关联式综述 |
4.4.2 实验值与关联式预测值对比分析 |
4.5 水平三维双侧强化管内对流冷凝传热模型 |
4.6 本章小结 |
第5章 三维双侧复合强化管内流动沸腾局部传热特性 |
5.1 引言 |
5.2 流动沸腾流型图 |
5.3 水平管内流动沸腾局部传热实验结果 |
5.3.1 局部壁温测量结果 |
5.3.2 临界壁面过热度 |
5.3.3 质量流速对流动沸腾局部传热系数的影响 |
5.3.4 热流密度对流动沸腾局部传热系数的影响 |
5.4 局部传热实验结果与平均测量结果对比 |
5.5 实验结果与现有关联式对比 |
5.5.1 流动沸腾传热模型 |
5.5.2 关联式预测值和实验值对比结果 |
5.6 基于局部壁温测量的流动沸腾传热模型 |
5.7 本章小结 |
第6章 总结与展望 |
6.1 全文总结 |
6.2 课题研究的创新点 |
6.3 两相流强化传热技术展望 |
参考文献 |
作者简介及在学期间所取得的科研成果 |
(8)电荷注入引起的电羽流及其强化传热应用的数值研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第1章 绪论 |
1.1 课题背景及研究意义 |
1.2 国内外研究现状及分析 |
1.2.1 国外研究现状 |
1.2.2 国内研究现状 |
1.2.3 研究现状综述分析 |
1.3 本文主要研究内容 |
第2章 电热对流数理模型 |
2.1 电热对流物理问题描述 |
2.2 电热对流控制方程 |
2.3 电荷注入及放电过程及定律 |
2.4 边界条件及多物理场间的耦合分析 |
2.5 无量纲控制方程及特征参数 |
2.6 本章小结 |
第3章 电热对流数值求解方法及验证 |
3.1 计算区域离散 |
3.2 数值模拟方法及计算流程 |
3.3 数值方法验证 |
3.3.1 剪切驱动流 |
3.3.2 自然对流问题 |
3.3.3 电场-电荷耦合问题 |
3.3.4 电对流问题 |
3.4 本章小节 |
第4章 二维电羽流的数值模拟研究 |
4.1 电雷诺数对羽流流动的影响 |
4.1.1 电羽流的产生与演化 |
4.1.2 电羽流的流动转捩 |
4.2 无量纲迁移速率M对羽流流动的影响 |
4.3 电荷注入强度C对羽流流动的影响 |
4.4 电荷注入规律对羽流流动的影响 |
4.5 刀片尖端曲率半径r对羽流流动的影响 |
4.6 本章小结 |
第5章 二维电热对流的数值模拟研究 |
5.1 电瑞利数对流动与传热的影响 |
5.1.1 电热对流的流动形态与演化 |
5.1.2 电瑞利数T对稳态电热对流的影响 |
5.1.3 电瑞利数T对传热强化效果的影响 |
5.1.4 高电瑞利数T下的非稳态电热对流 |
5.2 热瑞利数Ra对流动与传热的影响 |
5.2.1 热瑞利数对电热对流的影响 |
5.2.2 热瑞利数Ra对传热强化效果的影响 |
5.2.3 电热瑞利数T与 Ra对传热强化效果的影响 |
5.3 电荷注入强度C和注入法则对流动与传热的影响 |
5.3.1 电荷注入强度C对流动与传热的影响 |
5.3.2 电荷注入法则对流动与传热的影响 |
5.4 介电液体的物性参数对流动与传热的影响 |
5.4.1 无量纲离子迁移率M对流动与传热的影响 |
5.4.2 普朗特数Pr对流动与传热的影响 |
5.5 刀片尖端曲率半径r的改变对流动与传热的影响 |
5.6 本章小结 |
结论 |
参考文献 |
致谢 |
(9)电场作用下微细通道内流动沸腾传热及压降特性研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 课题背景及意义 |
1.2 微细通道内流动沸腾传热的研究现状 |
1.3 EHD强化微细通道沸腾传热研究 |
1.3.1 电场力对沸腾气泡的作用 |
1.3.2 EHD强化沸腾传热研究现状 |
1.4 微细通道流动沸腾阻力特性研究 |
1.4.1 两相流压降的分析模型 |
1.4.2 微细通道内流动沸腾的压降研究现状 |
1.5 课题主要研究内容 |
1.6 本章小结 |
第二章 EHD强化沸腾传热原理及电极布置方案 |
2.1 微细通道内的薄液膜蒸发理论 |
2.2 EHD强化沸腾传热机理 |
2.2.1 外加电场对气泡的作用 |
2.2.2 外加电场对汽液界面的作用 |
2.2.3 EHD强化沸腾换热数学描述 |
2.3 电极布置方案 |
2.3.1 针状电极方案设计 |
2.3.2 线状电极方案设计 |
2.4 电场分布的模拟研究 |
2.4.1 电场数值模型 |
2.4.2 针状电极电场分布 |
2.4.3 线状电极电场分布 |
2.5 本章小结 |
第三章 微细通道流动沸腾试验系统及试验方法 |
3.1 微细通道流动沸腾试验系统 |
3.1.1 工质驱动与循环系统 |
3.1.2 加热及冷却系统 |
3.1.3 试验段 |
3.1.4 数据采集系统 |
3.2 试验方法 |
3.2.1 试验前准备 |
3.2.2 试验具体操作步骤 |
3.3 数据处理 |
3.3.1 热流密度的计算 |
3.3.2 质量流率及雷诺数的计算 |
3.3.3 热力平衡干度 |
3.3.4 传热系数 |
3.3.5 压降计算 |
3.4 误差分析 |
3.5 本章小结 |
第四章 针状电极作用下的微细通道流动沸腾特性分析 |
4.1 试验段热损失计算 |
4.2 针状电极作用下微细通道沿程传热特性分析 |
4.3 针状电极作用下微细通道局部传热特性分析 |
4.3.1 沸腾传热曲线研究 |
4.3.2 局部传热系数分析 |
4.4 针状电极作用下微细通道饱和沸腾段传热特性分析 |
4.4.1 不同工况下的平均饱和沸腾传热系数 |
4.4.2 EHD强化沸腾传热影响因子分析 |
4.5 针状电极作用下的微细通道压降研究 |
4.5.1 电场作用下的微细通道压降组成情况 |
4.5.2 电场对总压降、两相流压降及两相摩擦压降的影响 |
4.6 本章小结 |
第五章 线状电极作用下的微细通道流动沸腾特性分析 |
5.1 线状电极作用下的微细通道沿程传热特性分析 |
5.2 线状电极作用下的微细通道局部传热特性分析 |
5.2.1 沸腾传热曲线研究 |
5.2.2 局部传热系数分析 |
5.3 线状电极作用下微细通道饱和沸腾段传热特性分析 |
5.3.1 不同工况下的平均饱和沸腾传热系数 |
5.3.2 EHD强化沸腾传热影响因子分析 |
5.4 线状电极作用下的微细通道压降研究 |
5.4.1 电场作用下的微细通道压降组成情况 |
5.4.2 电场对总压降、两相流压降及两相摩擦压降的影响 |
5.5 两种电极作用下强化效果的对比 |
5.6 EHD强化微细通道沸腾传热机理 |
5.6.1 汽液界面的电场分布 |
5.6.2 电应力的计算 |
5.6.3 EHD强化机理研究 |
5.7 试验数据对比与修正 |
5.7.1 传热模型的对比与修正 |
5.7.2 两相摩擦压降模型的对比与修正 |
5.8 本章小结 |
结论与展望 |
主要研究结论 |
本文研究特色与创新点 |
建议和展望 |
参考文献 |
攻读硕士学位期间取得的研究成果 |
致谢 |
附录 |
(10)表面多孔管水平管外降膜蒸发传热性能研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
符号说明 |
第1章 绪论 |
1.1 水平管降膜蒸发技术的特点及优势 |
1.2 水平管降膜蒸发过程机理分析 |
1.3 水平管降膜蒸发传热特性研究现状 |
1.3.1 国内外水平管降膜蒸发试验研究情况 |
1.3.2 水平管降膜蒸发数值模拟研究现状 |
1.4 本论文主要内容 |
第2章 水平管降膜蒸发试验系统的设计与建立 |
2.1 试验系统 |
2.1.1 试验系统流程 |
2.1.2 试验设备 |
2.2 换热管选择以及热电偶的分布方式 |
2.3 液体分布器设计 |
2.3.1 布液器设计要求 |
2.3.2 开孔间距的确定方法 |
2.3.3 管式液体分布器冷模试验测试 |
2.4 最小喷淋量的确定 |
2.4.1 喷淋液流态理论计算 |
2.4.2 冷模法 |
2.5 试验方法 |
2.5.1 实验步骤 |
2.5.2 实验数据处理方法 |
2.6 本章小结 |
第3章 表面多孔水平管外降膜蒸发传热性能试验研究 |
3.1 引言 |
3.2 表面多孔水平管外去离子水降膜蒸发试验结果分析 |
3.2.1 表面多孔水平管外降膜蒸发传热强化效果 |
3.2.2 表面多孔管与光管不同喷淋密度下的流动形态分析 |
3.2.3 试验参数对水平管外降膜蒸发传热性能的影响规律 |
3.2.4 表面多孔水平管降膜蒸发与沉浸式蒸发传热性能比较 |
3.2.5 表面多孔管与其他强化管降膜蒸发性能对比 |
3.3 表面多孔水平管外盐水降膜蒸发试验结果分析 |
3.3.1 表而多孔管在盐水与去离子水中传热性能对比 |
3.3.2 光管在盐水与去离子水中传热性能对比 |
3.3.3 表面多孔管与光管传热性能随时间衰减关系比较 |
3.3.4 垢层分析 |
3.3.5 水平管降膜蒸发与沉浸式蒸发在盐水中传热性能比较 |
3.4 本章小结 |
第4章 水平管外降膜蒸发模拟研究 |
4.1 水平管外液膜分布模拟 |
4.1.1 网格模型与边界设定 |
4.1.2 模拟结果分析 |
4.2 水平管外降膜蒸发传热模拟 |
4.2.1 数值模拟主案确定 |
4.2.2 计算模型的建立 |
4.2.3 后处理 |
4.2.4 数值模拟结果分析 |
4.3 本章小结 |
第5章 结论 |
参考文献 |
致谢 |
四、EHD强化水平管外沸腾传热的试验研究(论文参考文献)
- [1]R134a与R1234ze(E)水平管外核态沸腾传热数值模拟[D]. 周鸿飞. 中原工学院, 2021
- [2]水平强化管内制冷剂冷凝与沸腾热力特性实验与数值模拟研究[D]. 唐苇羽. 浙江大学, 2021(01)
- [3]有机工质水平单管传热流动测试系统设计及R245fa高温流动沸腾传热实验研究[D]. 涂俊平. 广东工业大学, 2020(02)
- [4]水平涟漪纹管三维强化表面的换热机理及流动可视化研究[D]. 孙志传. 浙江大学, 2020(07)
- [5]内螺纹-外凹穴强化管管内流动换热与管(束)外沸腾传热特性[D]. 王永辉. 大连理工大学, 2019(08)
- [6]不同重力条件下蒸气冷凝过程及强化传热研究[D]. 张雷刚. 东南大学, 2019
- [7]三维双侧复合表面的管内饱和两相流动与强化传热[D]. 陈景祥. 浙江大学, 2019(04)
- [8]电荷注入引起的电羽流及其强化传热应用的数值研究[D]. 郝雪莹. 哈尔滨工业大学, 2019(02)
- [9]电场作用下微细通道内流动沸腾传热及压降特性研究[D]. 郭峰. 华南理工大学, 2018(12)
- [10]表面多孔管水平管外降膜蒸发传热性能研究[D]. 曾宪泰. 华东理工大学, 2013(06)