自然对流下蒸汽凝结表面传热系数测定实验装置研制

自然对流下蒸汽凝结表面传热系数测定实验是将蒸汽通过一组表面状态各不相同的管道,测定管道在大空间空气介质中自然冷却过程中的蒸汽凝结表面传热系数。由于管道的材质、几何形状、接触方式及管外空气流动状况都会不同程度地影响换热效果,因此测定每根管道的表面传热系数值,可条理性和系统性地分析影响传热过程的各因素。该文设计了自然对流下蒸汽凝结表面传热系数测定实验装置,可开展管道材质、肋片结构、管道横截面几何形状、管道保温材料对传热系数的影响实验研究。应用实践表明,实验项目内容全面,提高了学生的课堂积极性,具有良好的教学效果。

在加热阶段滚塑模具内表面传热系数的两种研究方法

提出了获得电加热滚塑模具内表面传热系数的两种研究方法,这两种方法适用于模内粉料开始熔融前的加热阶段。第一种方法是首先在4种情形下测量该滚塑模具的外表面温度和模内温度,然后根据能量守恒原理建立一个传热模型,并通过该模型将这些实测的温度值转换为在这4种情形下模具的内表面传热系数。第二种方法是将实际的滚塑模具等效地简化为一个二维圆筒,将模内空气当成主相流体,粉料当成第二相流体,通过FLUENT软件的多相流模块中的Mixture模型进行仿真计算以得到模具内表面的传热系数。结果表明,这两种方法所得的结果在其中的3种情形下都吻合得很好。随着模内粉料的体积百分比的增加,模具的内表面传热系数先是快速增大,然后增大的速率变慢,在达到最大值61.2 W/(m^(2)·K)后开始减小。当粉料的体积百分比不在58%~74%的范围内,由第二种方法仿真所得的模具内表面传热系数的相对误差不超过10%。

流化床表面传热系数的直接数值模拟

采用数值试验方法对表面传热系数进行了直接数值模拟．在流化床表血传热系数模型中,流体相的运动和传热规律以Euler方法描述,对固体颗粒相运动和传热规律则以离散单元法(DEM)在颗粒层次上进行描述．利用该模型,对一个二维鼓泡流化床内瞬时和局部传热系数进行了模拟,得到了瞬态表面传热系数随流化速度的变化规律,以及局部传热系数随高度的变化规律．该规律与Ozkaynak等人的实验研究结果以及Syamlal等人采用颗粒相拟流体模型的数值模拟结果相一致,但与双流体数学模型相比,该模型所需主观假设较少且适用范围更广．

变化的表面传热系数对磨削温度场的影响

详细分析了磨削弧内磨削液流的状态 ,引用温度边界层的概念 ,论证了磨削弧内的磨削液膜的状态 ,并由此得出磨削弧内的表面传热系数是随变化的壁温和位置而变化的 ,在求解温度场的分布时 。

电子机箱强迫风冷时PCB板局部表面传热系数的研究

电子机箱采用轴流式风机进行强迫通风散热是电力电子元件比较常用的散热方式,通过对轴流式风机出口截面空气流速的分析,可以推论出空气以类似螺纹状形态在机箱内流动,从而猜测电路板位置不同时局部表面传热系数(h_x)变化规律也是不同的。采用实验分析与仿真模型相结合的办法对h_x的变化规律进行了研究。实验结果与仿真结果基本吻合,结果表明,当只改变电路板竖直方向的位置时局部表面传热系数h_x分布规律也会发生改变,当电路板平行散热风扇中心轴水平放置,且电路板的长边与散热风扇中心轴平行时,h_x沿电路板的长度方向的变化是先减小后增大的,电路板竖直方向位置的改变主要影响h_x沿电路板宽度方向的变化规律,且随着距离轮毂中心距离的增大,电路板上元器件温度较高的位置沿电路板的宽度方向由电路板的中间位置不断向边缘移动。此研究能够为散热风扇安装位置以及电路板的热设计提供重要的依据,对电子设备的热设计具有重要的意义。

Marangoni凝结表面传热系数的影响因素分析

对水和酒精混合蒸气在竖直平板上的凝结传热进行了研究。利用液膜覆盖率,分别按考虑和忽略浓度边界层扩散热阻计算了凝结表面传热系数,并将计算结果与实验值进行了比较。结果发现同时考虑液膜导热热阻及浓度边界层扩散热阻的计算值在极小酒精质量分数时高于实验值,在较小酒精质量分数时和实验值接近,但是在高酒精质量分数时低于实验值。由此可见计算凝结表面传热系数时,在小酒精质量分数条件下扩散热阻可以忽略,但在高酒精质量分数条件下扩散热阻对整个热阻的贡献较大,必须考虑其对传热的影响。

基于遗传算法的交错波纹板换热器表面传热系数的分离

为了获得交错波纹板换热器表面对流换热规律,通过实验测定了典型100 kW微型燃气轮机交错波纹板换热器的传热系数,提出了采用遗传算法将表面传热系数从传热系数中分离出来的方法.该方法以换热准则关系式中4个系数变量作为待寻找最佳值的待求变量,并进行搜索和优化,由此获得关联式系数来预测传热系数,成功分离出表面传热系数.该分离方法具有通用性,可灵活方便地研究各种此类换热器的传热性能.所预测的传热系数与实验获得的传热系数接近,能准确地反映换热的真实规律.

加热过程的滚塑模具内表面传热系数的计算

给出了2种计算加热过程的圆筒形滚塑模具内表面传热系数的方法。第一种方法是利用模具表面和内部温度的实测值通过模具内部空间的热平衡方程计算出其内表面传热系数。第二种方法是借用回转窑内物料与壁面间传热系数的理论公式来计算滚塑模具内表面的传热系数。在模具内部无粉料和装有0.21 kg粉料的情形下,分别用这2种方法计算了模具内表面瞬时的传热系数和平均的传热系数,并应用流体力学的边界层理论解释了内表面传热系数随时间的变化规律。然后将第一种方法计算所得的平均传热系数整理成努塞尔数与普朗特数的无量纲准则式Nu=45.73 Pr−0.55,其适用条件为绕中心轴转动的轴向长度大于内径的圆筒形滚塑模具。结果表明,随着模具内装有粉料的体积百分比的增大,其内表面的平均传热系数减小,同时上述2种方法计算的平均传热系数也吻合得越来越好;如果粉料的体积百分比不低于62.4%,那么第二种方法计算结果的相对误差不超过20%。

霜形成对翅片管换热器空气侧表面传热系数影响的实验研究

在空冷系统中,换热器空气侧的表面结霜问题是影响其应用和发展的主要问题。通过对结霜条件下翅片管换热器空气侧换热性能的实验研究,得出了空气湿度、翅片间距、风速等参数变化对空气侧当量表面传热系数的影响;结果表明在一定的范围内,结霜前期h0值随结霜时间τ急剧下降,在结霜后期,这些参数对h0值的影响大为削弱。

搅拌槽中垂直列管外壁表面传热系数的模拟计算

使用计算流体力学(CFD)软件CFX对搅拌槽内垂直列管外壁的温度场进行了数值模拟,根据温度分布计算了不同高度处列管外壁的局部表面传热系数和列管外壁的平均表面传热系数.搅拌槽直径D=500mm,4组对称垂直加热列管兼作挡板,搅拌桨为四斜叶桨(PBT),以甘油为工作物料,计算中雷诺数为232.研究结果表明,背向流体的列管外壁的局部表面传热系数最小,在同一列管、相同位置、不同离底高度下的最大局部表面传热系数与最小局部表面传热系数之比达到6.23;列管外壁各点局部表面传热系数沿轴向的分布差别很大,在同一离底高度、同一列管的不同位置,其最大与最小值之比达4.48,且均随着轴向离底高度的增加而减小;每根列管外壁的平均表面传热系数的最大与最小值之比为2.35,将4根列管外壁的平均表面传热系数模拟结果与文献进行了比较,发现二者基本吻合.

毫米级超高转速盘表面传热系数瞬态测量方法

在超微型涡轮喷气发动机中,转子系统尺寸可小至毫米级,为保证一定的功率输出,转子的转速需高达上百万转。对于该类型发动机中毫米级超高转速旋转盘表面换热特性的研究,无法布置常规手段的热电偶或热流计,表面传热系数测量异常困难。针对这一问题,提出基于集总参数法原理的旋转盘表面传热系数测量方法,即使用红外测温技术,获得转盘表面在不同时刻的温度,通过瞬态导热的集总参数法得到转盘表面的表面传热系数。结果显示:该方法与理论解误差随着旋转雷诺数的增高逐渐减小,最大误差小于13%,表明该方法在测量毫米级超高速旋转盘表面传热系数上是可行的。

钢板淬火过程中表面传热系数的确定(二)

3.2表面传热系数的计算 3.2.1 3.3 mm钢条 利用方程(1),再结合冷却曲线(图5所示)即可确定表面传热系数,结果如图9所示.在淬火早期有可检测蒸汽膜的两个实验得出在温度降到650℃之前产生低h值.在其它实验中,h值从850℃的最小h值稳定地上升,直到在350℃记录到最大值.在每种淬火中,得到最大h值明显是一致的,因为产生最大值的温度是相同的.

基于数值计算的制动电阻元件表面传热系数研究

在传统制动电阻设计中,获得电阻元件表面传热系数主要依靠设计经验或者定型产品的温升试验数据,并没有定量的计算方法。为了准确计算制动电阻运行过程中的瞬态温度变化情况,验证制动电阻设计方案的可行性,利用数值计算方法对制动电阻元件表面传热系数进行了研究,以稳态条件下求出的表面传热系数为基础,建立了电阻元件的瞬态温升计算模型,并综合分析了导热和辐射换热对电阻元件温度的影响。通过与制动电阻产品温升试验数据的对比,验证了该瞬态温升计算模型的准确性,为制动电阻工作温度的模拟提供了简便高效的方法。

架空蒸汽管线外表面传热系数修正研究

表面传热系数是计算架空蒸汽管线对流散热损失的关键参数,现有经验关联式认为其与环境风速等因素有关,但未考虑这些因素的具体影响。文中建立了蒸汽管线模型,采用流体动力学(CFD)数值模拟计算方法,分析了环境风速、管径对蒸汽管线表面传热系数的影响,修正了环境风速和管径因素的表面传热系数关联式,其拟合优度达到0.99以上。结果表明:环境风速增加,平均表面传热系数h数值最高增至31.28 W·m^(-2)·K^(-1),且迎风面增速高于背风面;管线直径由0.16 m增至0.3 m,平均表面传热系数h降低14.41%。

蒸汽管线外表面传热系数计算模型修正

表面传热系数作为计算蒸汽管线热损失的重要参数,其现有经验关联式未考虑因长期使用导致保温层偏心沉降情况的影响。建立了蒸汽管线结构变异模型,采用CFD数值模拟方法,分析了偏心沉降程度对蒸汽管线表面传热系数的影响,修正了管线表面传热经验关联式。结果表明,偏心沉降程度增加,传热系数降低,其下降率呈现先增后减趋势,于沉降程度8%时最低,给出了不同偏心沉降情况下的传热系数关联式,其优度为1。

基于神经网络的扰流柱通道表面传热系数预测

针对扰流柱通道结构的流动传热过程进行了仿真研究,构建了该结构内部表面传热系数的快速预测模型。该预测模型首先构建了若干流阻元件用于冷气质量流量预测,之后根据质量流量预测结果计算通道内的流动雷诺数。将雷诺数与几何结构参数组合并输入基于遗传算法优化的反向传播神经网络,分别预测通道内不同结构的平均表面传热系数。最后建立基于肋化传热模型的扰流柱导热等效表面传热系数换算方法,以便将预测模型应用于实际双层壁涡轮叶片的冷效预测。经数值仿真验证,该模型对通道内冷气质量流量和表面传热系数进行组合预测,相对误差控制在5%以内。

基于[火积]耗散原理的表面传热系数定义基础讨论

表面热传递过程是工业流程与工艺中经常遇到的现象,对表面热传递研究有利于工业过程的优化与效率提高.对表面热传递现象性能参数科学意义探讨的最终目的是为技术发展服务.本文以恒热流平行通道表面热流密度不同影响对流换热特性的数值模拟为模型,基于(火积)耗散概念及广义热阻原理,分析了相同流动状态时表面传热系数随流动发展的特征,结果表明只有在特殊情况下表面传热系数定义式与广义式实现相等,大多数情况下两种计算方法的结果明显不同.其原因是定义式的温差定义形式未能准确使用热流管上的温度导致,这一差异表明热量输运环节包含对流换热时,其热阻串联公式只是近似一维热量传递时的应用.由于在充分发展段内的(火积)耗散维持不变,恒热流条件下通过耗散形式求得的广义式是准确的热流管内表面传热系数值.而未充分发展段(火积)耗散亦在变化,广义式与定义式均未准确表达出热流管内的热量传输性能,未充分发展段上表面传热热阻性能的计算方法仍待发展.

基于积耗散的表面传热系数辨析及恒壁温检验

使用积耗散与广义热阻原理研究恒壁温层流平行通道的对流换热现象,检验了表面传热系数这一基本概念的热流管基础。发现通道内温度场的形态影响到表面传热系数定义式与广义式的数值;在充分发展后,非等温边界条件下将蜕化为一维热传导工况,此时定义式与广义式相同;在等温边界条件下的广义式大于定义式。且非等温边界条件下,广义式与定义式间的异同可以通过流场上的关键点判断出状态,为积耗散及广义热阻检验表面传热系数的正确性提供支撑。

波纹管换热器表面传热系数的遗传算法分离确定

讨论了波纹管换热器传热系数的测定,提出了采用遗传算法将对流表面传热系数从传热系数中分离出来的方法。

管内微尺度强化表面R32流动冷凝传热实验研究

为研究制冷剂R32在铝制人字纹管、涟漪纹管以及光滑管中冷凝换热和压降特性,本文通过高精度多工质蒸发冷凝实验台在R32质量流速为100~350 kg/(m^(2)·s),饱和温度为308、313、318 K,干度范围为0.2~0.8工况下,进行冷凝实验研究。实验结果表明:人字纹管的传热系数最高,涟漪纹管次之,光滑管最低。涟漪纹管的摩擦压降最高,人字纹管略高于光滑管,表面传热系数和摩擦压降随饱和温度的升高而减小,随质量流速的升高而增大。引入评价因子P EF评价换热管的换热性能:人字纹管的换热性能最好,P EF范围为2.07~2.72,涟漪纹管的P EF范围为0.68~0.90。在换热关联式的基础上进行改进,提出了适用于本次实验的换热关联式,改进后的关联式误差在±20%以内。