冷凝系数测定装置非稳态启动的节能研究

针对冷凝换热系数测定装置非稳态启动过程的绿色节能问题,提出回收冷凝水余热的节能改进方案,建立了相应的数学模型,进行实例分析,探讨该方案的节能潜力.结果表明,采用该方案对试验装置进行改进可有效降低装置启动过程的能耗和水的消耗,节能效果明显,且经济性较高.

AC600非能动安全壳冷却系统冷凝传热系数评价

用ＡＣ６００非能动安全壳冷却系统三维热工水力分析程序ＰＣＣＳＡＣＭＤ，对几种常用的冷凝传热系数结构关系式进行了比较。这些结构关系式包括Ｕｃｈｉｄａ关系式、ＧｉｄｏＫｏｅｓｔｌ关系式、Ｔａｇａｍｉ关系式和基于传热传质相似原理的关系式。研究认为，与ＧｉｄｏＫｏｅｓｔｌ关系式相比，基于稳态实验数据的Ｕｃｈｉｄａ关系式是比较保守的。虽然不同的冷凝传热系数结构关系式计算得到的冷凝传热系数差别较大，但对ＡＣ６００在冷段双端断裂大破口失水事故和主蒸汽管道断裂事故工况下的压力峰值影响不太大，而对热段双端断裂大破口失水事故工况下的压力峰值影响相对较大。研究还认为，Ｔａｇａｍｉ关系式在计算主蒸汽管道断裂事故时安全壳压力峰值最为保守。

磁场对水蒸气冷凝传热系数的影响

为了研究磁场对水蒸气冷凝传热系数影响,在建立测定实验装置后,在不同的液膜雷诺数下分别测定了磁感应强度为0.25T、0.36T和0.55T磁场下的水蒸气冷凝传热系数,研究其数值的变化。结果表明,水蒸气冷凝传热系数在实验范围内最大可比无磁场时增大10%,同时随着液膜雷诺数的升高,水蒸气冷凝传热系数受磁场的影响减弱。同时对磁场下水蒸气冷凝传热系数影响的基本方程进行了推导。

冷凝换热表面超疏水复合涂层的制备及性能

针对目前促成滴状冷凝换热的超疏水表面造价昂贵、热导率低和综合性能差等问题,以可溶性聚四氟乙烯、改性石墨烯(C)、气相二氧化硅等为原料,通过共混法在不锈钢基材上制备了用于冷凝传热表面的高导热超疏水复合涂层,并对其耐腐蚀能力、导热系数、强度和蒸汽冷凝传热性能进行测试分析。结果表明,涂层的耐酸腐蚀性能、导热性能强于304不锈钢,当含3%的C时,导热系数为18.188W·(m·K)^(-1),在20%硫酸浓度恒温30℃条件下腐蚀速率为0.201mg·(cm^(2)·h)^(-1),和基材结合强度达38MPa。SEM分析表明,涂层疏水性能与气相二氧化硅含量有关,且质量分数为10%时接触角达155°。冷凝实验表明常压蒸汽在涂层表面冷凝时传热系数达120kW·(m2·K)^(-1),大于不锈钢表面近10倍,并得出其滴状冷凝不持久的原因。

含不凝气体时煤油在水平管束外的冷凝

采用实验的方法,研究了在较宽的不凝气体含量范围内,煤油蒸汽在不同几何结构的螺旋扁管管束外的冷凝换热现象,得出了螺旋扁管的几何结构对冷凝换热的影响规律,并与同样条件下的光管管束的冷凝换热进行了分析比较。

水平光滑细管内R32的冷凝换热特性

对流体R32在内径2mm的水平光滑圆管内的冷凝换热特性进行实验研究。实验设定的流体饱和温度为35、40和45℃，质量流量为100－500kg／（m2·S），热流密度7～28kW／m2。实验获得R32在不同工况下的冷凝换热系数和摩擦压降梯度。发现其换热系数随质量流量增加而增大，随饱和温度提高而减小。入口干度和热流密度对其影响不大。摩擦压降梯度随质量流量增加而增加，相同质量流量下，随饱和温度升高而降低。并将该次实验值与其他经典换热模型和压降模型进行对比分析，发现Baird模型对该次实验的换热系数预测较好，MUller—Heck模型和Chisholm模型对R32的摩擦压降预测较好。

R404A在水平内螺纹管中的冷凝传热研究

经过实验与理论对比,研究了R404A在外径9.52 mm内螺纹管内局部平均冷凝换热系数。采用Cavallini纯工质与混合工质关联式分别计算的冷凝换热系数,最大偏差不到4%。在工程计算R404A内螺纹管内冷凝换热系数时,可将其以纯质来对待。分析比较Cavallini,Yu-Koyama和Kaushink-Azer关联式,各自的理论预测值和实验结果相比,表明Cavallini关联式的预测精度最高,其标准偏差为7.76%。因此Cavallini关联式对于R404A在管内的冷凝换热预测有较好的适用性。研究结果对R404A冷凝器的工程设计及其优化具有一定的参考意义。

水平光滑细管内R1234ze冷凝换热特性实验研究

对流体R1234ze在内径2 mm 的水平光滑圆管内的冷凝换热特性进行了实验研究，设定流体饱和温度为35℃、40℃，质量流量为100~400 kg/（m2·s），热流密度为4~22 kW/m2。实验获得了R1234ze在不同工况下的冷凝换热系数和摩擦压降。发现R1234ze的冷凝换热系数范围在1.5~8 kW/（m^2·K）之间，且随干度的增加而增加，随质量流量的增大而增大，随饱和温度的升高而降低，比在相同工况下R134a 、R32的换热系数分别平均低约22％和31％。 R1234ze的摩擦压降随质量流量增加而增大，随饱和温度的升高而降低，高于相同工况下R32的摩擦压降。并将本次实验值与其它经典换热模型和压降模型进行了对比分析，发现Baird等人的模型对本次实验的换热系数预测较好，对其它文献中的相似数据点预测也较好。 Muller- Heck模型对摩擦压降预测最好。

多管程布置微通道分液冷凝器的热力性能

分液式微通道冷凝器(LSMC)是一种新型的微通道平行流冷凝器。本文通过理论计算并实验验证了不同管程布置方案LSMC的管内换热系数和压力降,并采用惩罚因子(PF)对其综合性能进行评价。结果表明:管程数(NP)和每管程换热管数(TNPP)对平行流冷凝器的热力性能都有明显影响。在完全分液效果下,优化的4、5管程LSMC的换热系数分别比3管程LSMC提高了5.7%和13.8%,而4、5管程LSMC的压降也分别比3管程LSMC增大超过23.5%和138.7%。与此比较,LSMC的传热系数和压降在不同TNPP的变化较小,说明优化区间内管程数比每管程换热管数对LSMC单一的热力性能影响更大。此外,实现完全分液的LSMC比部分分液的LSMC热力综合性能好。与实验值比较,LSMC理论传热系数和压降的最大偏差分别为25.6%和20.8%。

HC600a含油混合物水平微肋管内冷凝换热特性试验

实验研究了环保替代制冷工质HC6 0 0a和润滑油Suniso 3GS的混合物在水平微肋管内的冷凝换热特性 ,探索了含油率、饱和压力和质量流量对冷凝换热的影响。根据实验结果拟合的冷凝换热关系式较好地反映了该工质的换热特性。通过与其它工质的比较 ,可以得出结论 :制冷工质HC6 0 0不但对臭氧层无破坏作用 ,而且传热特性优于CFC12及HCFC134a 。

螺旋槽管在冷凝器中的应用

本文论述了氟利昂工质在螺旋槽管外的冷凝机理，推导了氟利昂工质在螺旋槽管外的冷凝换热系数公式，给出了折流杆冷凝器中螺旋槽管束的传热系数计算实例，将其与光管传热性能对比，表明了螺旋槽管在传热强化中的优异性能，对螺旋槽管在制冷机冷凝器中的应用前景进行了简要讨论。

冷凝铜管排列方式对箱壁式冰箱换热性能的影响

通过实验分别测试了箱壁式冰箱在冷凝管水平布置和竖直布置方式下的能效比,并且对实验工况下水平管和竖直管管内的冷凝换热系数进行了理论计算。结果表明:尽管理论计算结果显示水平管布置方式的管内冷凝换热系数高出竖直管布置方式较多,但实验结果显示两者整体传热性能相差极小。总体来说,采用水平管布置方式的冰箱的能效比仅高出约2%,箱壁式冰箱冷凝器的主要换热热阻在管外空气侧,这两种布置方式导致的管内换热的差异对箱壁式冰箱的整体换热性能影响不大。

竖直圆管外含空气蒸汽冷凝传热的实验研究

通过对含空气蒸汽在竖直圆管外表面冷凝传热的实验研究,分析了空气质量分数、压力及过冷度对蒸汽冷凝换热的影响,给出了含空气蒸汽的冷凝传热过程中的实验关联式。结果表明:在空气质量分数及压力不变的条件下,壁面过冷度对冷凝传热系数的影响高于纯蒸汽冷凝过程中的Nusselt层流解;所得到的实验关联式具有更广的适用范围,且其与实验值的误差在±10%以内。

基于改进相变模型的重力热管传热特性数值模拟

基于改进相变模型和工质饱和蒸汽压关系式对重力热管相变传热过程进行数值模拟,通过与文献结果和该文实验数据的对比,分析了冷凝过程质量转换时间松弛因子(冷凝系数)和相变判据对模拟结果的影响。结果表明:通过对冷凝系数的优化促进了热管启动过程的热质平衡,合理控制冷凝系数的变化速率可显著降低计算域质量偏差,并提高管壁温度模拟精度;饱和温度对热管蒸发段壁面温度影响最大,对冷凝段壁面温度影响最小,同等条件下低于合理取值的饱和温度将导致更大的管壁温度模拟偏差;采用工质饱和蒸汽压关系式作为相变判据能获得合理的饱和温度,模拟结果与实验值具有良好的一致性;基于改进模型的数值模拟结果直观再现了热管内部相变传热传质过程。结果可为热管相变传热数值模型的优化改进提供指导,有助于加深对热管内部传热机理的认识。

激光选区微织构增强不锈钢表面冷凝传热

目的针对特殊润湿性表面常用的化学法修饰具有高污染、热阻大和加工周期长的缺点,采用无化学的激光选区微织构技术增强不锈钢表面冷凝传热性能。方法用纳秒脉冲光纤激光正交扫描微织构不锈钢表面,获得正方形网格沟槽-凸起结构的超亲水表面,在电热恒温干燥箱中热处理降低其表面自由能,获得接触角156.7°与滚动角4.2°的不锈钢超疏水表面。然后对超疏水表面进行激光二次微织构,制备出楔形超疏水-超亲水选区微织构表面。通过SEM、XPS及三维光学显微镜分析表面形貌、化学成分及三维轮廓。对比单一超亲水、超疏水及原始表面,测得试样背面温度、冷凝水量和冷凝液滴平均脱落直径,根据相关冷凝传热理论公式计算出四种试样的表面冷凝传热系数。结果冷凝实验表明,楔形选区微织构表面冷凝传热系数可达到(159.7±1.8) W/(m^2·K),其表面冷凝液滴平均脱落直径达到1.2 mm,约为单一超疏水表面冷凝传热系数的2.0倍,冷凝液滴平均脱落直径为全超疏水的55%。结论选区微织构表面超亲水楔形通道对液流有自驱动作用,使冷凝液快速汇聚后脱离冷凝表面,这一选区微织构图案相比单一原始、超亲水及超疏水表面拥有更好的冷凝传热效果;同时表面冷凝液滴平均脱落直径减小,从而具有更高的冷凝传热系数。

内外双螺纹高效换热管在矿用井下制冷机组高压冷凝器中的应用实例分析

矿用井下制冷机组要求其换热器尺寸小,换热效率高,使用普通光滑换热管无法满足要求。本文针对某矿用制冷机组实际设计案例,选用内外双螺纹高效换热管为冷凝器换热管进行设计计算,使其满足工程实际需求。

纯蒸汽在竖直管内非完全冷凝换热特性的实验研究

为研究纯蒸汽在竖直管内非完全冷凝的换热特性,使用内径为25 mm的换热管进行实验,入口压力为0.1~0.3 MPa,蒸汽质量流速为12~70 kg/(m^(2)·s)。研究了入口压力、质量流速和质量含气率对管内平均和局部冷凝换热系数的影响,判别了冷凝过程中液膜流态,分析了液膜湍流度和液滴夹带对竖直管内冷凝换热的影响。结果表明:冷凝换热系数随着质量流速和质量含气率的增大而增大,竖直管的冷凝换热系数随着入口压力的升高而降低。实验中的液膜流型主要在过渡流区间,液滴夹带的发生使局部冷凝换热系数提高。对比4种环状流冷凝换热关系式计算结果发现,Shah的经验关系式基本偏差在±30%以内,平均绝对偏差(MAD)为18.91%。基于实验数据提出的经验关系式,其计算值和实验值基本偏差在±10%以内。

小热管强化传热的研究

对五种内径相近的小热管在不同工怍温度(Tv)、热流密度(qe)及倾角(θ)下的传热性能进行了实验研究。五 种热管带有不同吸液芯结构:微肋、丝网芯、加网芯微肋、金属粉末烧结芯及光滑表面。获得了各热管的蒸发换热系数和 冷凝换热系数随(Tv)、(qe)及(θ)等的变化规律,讨论了吸液芯结构等对热管蒸发及冷凝换热系数的影响。

台阶型旋转热管充液量的研究

建立了台阶型旋转热管最佳充液量的理论分析模型 ,探讨了旋转热管的转速、几何尺寸、工作温度及传输功率对最佳充液量的影响规律 ,可为工程应用中不同工况下台阶型旋转热管最佳充液量的确定提供理论参考依据 ;同时 ,由该模型对冷凝段的传热系数进行了预测 ,并将预测值与实验值进行了对比分析。图 8参

氮气辅助蒸汽驱强化传热机理及成因探讨

为探讨氮气辅助蒸汽驱强化传热机理及成因,开展了氮气强化蒸汽传热实验、氮气影响蒸汽冷凝实验。通过实验对比氮气与蒸汽注入方式的改变对岩心温度分布的影响,总结了氮气的强化传热机理;实验分析了氮气对蒸汽冷凝传热过程的影响,并在此基础上探讨了氮气强化传热的机理成因。研究表明:氮气与蒸汽混注时,氮气存在明显的强化传热机理,该机理可起到"缓释"蒸汽热量、扩大热波及以及提高远端地层温度的作用,其作用效果要强于氮气的隔热作用,且氮气含量的增加有助于强化传热效果的提升;氮气存在强化传热机理,主要是因为氮气能增加蒸汽冷凝过程中的传质传热阻力,降低蒸汽的冷凝传热系数,延缓蒸汽与岩石固体表面之间的热交换速度。实验结果为氮气辅助蒸汽驱开发方式的优化提供了参考。