表面张力模型对水平椭圆管外降膜流动传热数值计算结果的影响

采用VOF方法对水平椭圆管外降膜流动和换热进行了二维数值分析。研究了4种椭圆管管型在不同表面张力模型下的降膜流动和换热问题。结果表明,在椭圆管近壁处存在极薄的层流底层,对换热影响很大;在滞止区,流体涡流导致壁面换热系数波动较大。同时发现在椭圆管外降膜流动计算中,表面张力不可忽略,连续表面力(CSF)模型和连续表面应力(CSS)模型均能较好地体现椭圆管的壁面流动和换热情况,但CSF模型在上下滞止区的计算更为准确。此外,椭圆度对壁面传热系数影响也较为显著。椭圆度增大,换热增强,特别是当周向角θ=20°~180°时,换热增强尤为明显。

“双碳”背景下建环专业建筑冷热源系列课程教学改革研究

传统教学模式、滞后教学内容等问题已无法更好地发挥社会效益。为适应“双碳”国策,建筑冷热源系列课程应革新教学理念、更新教学内容、完善教学评价机制、培养“双碳”意识以及加强智能化融合,为整个专业的高质量学生培养作出应有的贡献,也由此助力“双碳”目标的达成。文章通过分析课程存在的问题,从建筑节能减碳的角度对建筑冷热源系列课程改革进行了探索。

螺旋管中二次流强度的数值研究

对螺旋管中充分发展的层流状态下二次流强度进行了数值分析,定义了二次流强度的无量纲化参数——二次流强度雷诺数,得到了迪恩数与阻力系数、二次流强度雷诺数、流量比之间的关系.发现迪恩数与提出的二次流强度雷诺数具有良好的线性关系,这表明迪恩数的另一物理意义是螺旋管中二次流强度的度量.

高热通量水平管外池沸腾传热

在制冷空调的满液式蒸发器中,制冷剂在壳侧沸腾蒸发,管内为水的单相对流传热。实验研究了高热通量下R134a在一根光管和一根强化管(No.1)外的池沸腾传热,并将光管实验结果和Cooper公式进行了比较。在不同的饱和温度下,热通量10~250kW·m^(-2)的范围内,研究了R134a在光管和强化管外的沸腾传热系数随热通量的变化关系。光管和强化管外径分别为15.93 mm和25.36 mm。通过研究发现,在热通量10~250kW·m^(-2)的范围内,光管的池沸腾传热系数和Cooper公式符合较好,偏差小于±15%。在双对数坐标下传热系数和热通量实验结果拟合直线斜率为0.67。在较高热通量,即热通量大于250kW·m^(-2)时,光管的传热系数相对Cooper公式偏差开始增大。对于高效管,在小于40kW·m^(-2)热通量下的传热效果最好。强化管的强化倍率随热通量增加一直减小,在较高热通量250kW·m^(-2)下,强化管的传热系数和光管相同,甚至比光管小。

三角槽道低Reynolds数脉动流的流动特性分析

以水为工质对三角槽道低Reynolds数脉动流的流动特性进行了实验研究与理论分析。通过流动实验,分析了Reynolds数(Re)、Womersley数(W)、脉动振幅(A)等参数对流动阻力的影响。同时,建立了脉动流压降的数学模型,从理论层面解析了各脉动参数对流动阻力产生影响的作用机理,揭示了瞬时流速曲线与瞬时压降曲线之间相位差产生的原因。研究发现,相较于稳态流,脉动流会增加流动阻力,这是因为脉动流压降方程中存在三角函数项Δp_r,其周期平均值P始终大于0;就脉动参数而言,W对总压降的形阻压降部分影响较为显著,而A与总压降呈正相关;相位差的产生是由于总压降方程中存在加速度压降,而相位差的大小取决于沿程阻力、形阻压降、加速度压降三者对总压降波动的影响程度。

饱和温度及热流密度对水平管外降膜蒸发传热影响的实验研究

实验研究了不同热流密度、不同液膜流量下,饱和温度对R134a在水平光管外降膜蒸发传热系数的影响。结果表明:当液膜流量较小时,降膜蒸发传热系数随着液膜流量的增大迅速增大,当液膜流量较大时,降膜蒸发传热系数随着液膜流量的增大维持在一个稳定值;随着热流密度的增大,降膜蒸发传热系数表现出先增大后减小的趋势,并且随着饱和温度的升高,这一趋势增强;当热流密度较小时,饱和温度的升高有利于降膜蒸发传热,当热流密度较大时,较高的饱和温度不利于维持液膜的完整性,从而不利于降膜蒸发传热。

水平单管外纳米流体降膜传热的数值研究

降膜蒸发是一种先进的传热技术,但其传热性能依赖于工质的导热系数。现有工质的导热系数偏低,不利于液膜侧传热的进一步强化。基于液体中加入纳米颗粒能大幅提高其导热系数及传热性能这一研究结果,提出了一种采用纳米流体技术的降膜传热增强方法。通过数值模拟研究了水平单管外纳米流体的降膜传热特性。结果表明:纳米颗粒浓度对液膜厚度影响不大;随着周向角度的增大,表面传热系数可分为停滞区、搅动区、热发展区和脱离区4个不同的区域;在给定的周向角度范围内,局部表面传热系数随着纳米颗粒浓度的增大而增大;纳米颗粒浓度升高导致降膜流动的表面传热系数增大。

板间距对三角槽道脉动流流动阻力的影响

以水为工质对不同板间距的三角槽道脉动流流动阻力特性进行了研究。基于受力平衡方程,建立了适用于三角槽道脉动流压降的数学模型,用于理论分析流动阻力的影响因素。通过实验测试与数值模拟,校验数学模型的合理性,并且对三角槽道脉动流流动阻力进行分析。结果表明,流动阻力主要受板间距、涡旋拟"能"两方面因素影响,且与板间距呈反比,与涡旋拟"能"呈正比;板间距的缩小,会使流动阻力增加,当缩小到板间距与槽深比值为1.0时,出现流动阻力的阶越式增长,上升1个数量级;造成流动阻力骤升的主要原因在于:随着板间距的缩小,流场结构逐渐变化,三角槽道内涡旋的影响区域由"三角槽内部"逐渐转变为"整个流道",且主流区壁面出现流动分离,出现涡旋流动与波状流共存现象,使流动阻力大幅提升。

不同排列方式下水平降膜管束中的管束效应及传热特性

管束效应普遍存在于水平管降膜蒸发管束中,表现为随着管束深度的增加,传热性能逐渐变差,严重影响着降膜蒸发器的运行效率.为了查明管束效应的产生机理,文中研究了46℃水在恒热流密度(47.3 kWm^(-2)K^(-1))条件下的管束降膜流动及传热特性.结果表明:(1)正方形排列管束传热性能最差,管束效应最明显;三角形排列管束传热性能最好,是正方形排列管束的1.3倍;(2)沿管束深度方向,传热系数波动幅度先增加后减小;(3)供液高度、竖直管间距的增加有利于上排管传热,对下排管影响较弱;(4)液膜分布对上排管传热影响较大,但随管束深度增加逐渐变弱.

R404A在低导热系数管外凝结传热的实验研究

强化管材质的导热系数对膜状凝结传热过程具有重要的影响,本文通过实验对比了铝黄铜和白铜两种材料制成的三维高效管和低肋管的凝结传热特性.结果表明对于同种材质的强化管,三维高效管比低肋管强化效果好;当强化管类型相同时,较低导热系数管冷凝管传热系数较低,即铝黄铜的凝结传热强化效果优于白铜。

R134a在水平管外降膜蒸发的实验研究

实验研究了不同热流密度不同液膜流量下,R134a在垂直布置的七根水平强化管外的降膜蒸发传热特性。结果表明:相同热流密度下在液膜流量较小阶段,管外传热系数随着液膜流量增加而明显增加;随着液膜流量的进一步增大,管1~3的管外传热系数保持不变,管4~7的管外传热系数先增大后减小。同时发现,液膜流量为0.159 kg·m^(-1)·s^(-1)时,随着热流密度的增大所有管的传热性能先增大后减小,并且转折点出现在较小的热流密度下;液膜流量为0.29 kg·m^(-1)·s^(-1)时,管1性能一直增强,管2~4的传热系数随热流密度增大先增大后减小,管5~7的传热系数一直减小,并且管1~4转折点出现在较大热流密度下。