潜热型热功能流体强化换热分析

本文建立了分析带有相变微胶囊的潜热型热功能流体的流动和换热过程数理模型,应用有限差分法和移动热源法进行联合求解。计算结果表明,相变微胶囊的加入:较好地提高了流体的换热性能。获得了相变颗粒大小和体积分数对强化换热影响等结果。计算结果对该类流体的设计和应用提供了理论依据。

圆管内潜热型功能流体对流换热的实验研究

本文实验研究了由正十四烷和尿素甲醛树脂制成的相变微胶囊和水混合组成的潜热型功能流体流过等热流圆管时的对流换热特性。相变微胶囊的加入可以显著增强流体与壁面间的对流换热,显著降低壁面温度和流体温度;在融化段对流换热系数呈增加分布,流体和壁面温度各自基本稳定在相应的温度值。强化对流换热的效果主要在融化段,并随流体中相变微胶囊浓度的增大而增强,也随R-eynolds数的增大而增强。

水平圆管内磁性潜热型功能流体对流换热特性的数值模拟

建立磁场作用下水平圆管内磁性潜热型功能流体对流换热的数学物理模型,分析磁场强度、磁性相变微胶囊体积分数、流体质量流量等因素对流体对流换热的影响.磁场对磁性潜热型功能流体的对流换热具有显著的强化作用,磁场强度愈大强化作用愈明显,强化原因是磁性相变微胶囊受到磁力作用产生扰动.

圆管内对流换热过程中潜热型功能流体流动阻力特性的实验研究

实验研究了由正十四烷和尿素甲醛树脂制成的相变微胶囊和水混合制成的潜热型功能流体在流过恒热流圆管进行对流换热时的流动阻力特性,获得了压降随流速的变化关系、摩擦阻力系数和表观黏度随R e的变化关系。并在同样条件下用单相水进行了对比实验。相变微胶囊的加入导致流体流动阻力较单相流体有显著增大。管路中扰动件导致单相流体的流动阻力特性在低R e条件下呈湍流特征;功能流体则呈不同规律,扰动仅导致流动阻力进一步增大,而流动阻力特性仍呈层流特征。

纳米胶囊潜热型功能流体制备及强化沸腾换热的实验研究

采用溶胶凝胶法制备了以软脂酸为芯材,二氧化硅为壳材的纳米相变胶囊,分析测试表明所合成的胶囊呈现为核壳结构分明的规则球形结构,且具有良好的储热能力。选用聚二甲基硅氧烷疏水改性,制备了稳定分散的丙酮基纳米胶囊潜热型功能流体,热导率及粘度测试表明其可以应用于强化换热。微小通道过冷流动沸腾实验研究发现,纳米相变胶囊的加入不但可以阻止气泡的合并,而且可以加速沸腾气泡的破裂,揭示了除提升热导率及提供潜热之外的另一强化沸腾换热的原因。

十五烷微胶囊潜热型功能流体的制备及其性能

为了防止相变过程中材料的泄漏,采用原位聚合法制备了以十五烷(Pen)为芯材,脲醛树脂(UF)为壁材的低温相变微胶囊。研究了升温速率、聚合pH值和聚合转速对微胶囊制备的影响,采用SEM、FT-IR、DSC和马尔文激光粒度仪测试了微胶囊的形貌、化学构成、热力学性质和粒径分布。升温速率为1.0℃/min、聚合pH值为3.5和聚合转速500 r/min为十五烷微胶囊的最佳制备条件,在此条件下制备的微胶囊球形形貌明显,表面光滑,仅有少数UF颗粒粘附,粒径分布均匀,相变温度和相变潜热分别为8.20℃和115.3 J/g,平均粒径为50.0μm,包裹率达到77.3%。实验结果表明,芯材和壁材仅为简单的物理嵌合,具有良好的储热性能和热稳定性。以不同质量分数的乙醇溶液为基液分散十五烷微胶囊,采用24 h静置实验得到了稳定的潜热型功能流体(LHFF),LHFF在乙醇含量为70%的基液中最为稳定。采用导热系数测定仪和旋转黏度计对LHFF的导热率和黏度进行测试分析表明,LHFF的导热率随着温度的升高而增加,随着微胶囊的添加量的增加而逐步降低。LHFF的黏度随着温度的升高而逐步减小,随着微胶囊的添加量增加而逐步升高。潜热型功能流体作为空调系统的载冷剂,提高了制冷机组的性能,降低泵的输送能耗,提高了蓄冷空调系统的经济性。

潜热型功能流体储热罐蓄热特性实验研究

本文针对用于太阳能供暖集热系统的潜热型功能流体储热罐的蓄热特性进行了相关实验研究。主要研究了加热功率,蓄热工质流量和储热罐高径比对潜热型功能流体储热罐蓄热性能的影响,并与热水储热罐进行了对比分析。研究结果表明:在相同实验条件下,同一储热罐,采用潜热型功能流体作为蓄热工质较采用水具有明显的优势。

潜热型功能流体太阳能供暖集热系统集热效果实验研究

将潜热型功能流体作为循环工质应用于太阳能供暖集热系统,并与传统水作为循环工质的太阳能供暖集热系统进行对比实验研究。在相同的实验条件下,对2种循环工质的太阳能供暖集热系统的日储热量、集热量和平均集热效率等进行实验研究和对比分析。研究表明:采用潜热型功能流体作为循环工质替代水,其日平均集热效率提高值达9%以上,提升率达20%以上,可明显提升太阳能供暖集热系统的集热效果。

磁场作用下功能性导热流体在地源热泵中的应用研究

本文主要通过对功能性导热流体的研究,找到适合于地源热泵中使用的功能性导热流体,优化携热、阻垢、腐蚀问题,强化传热工质导热能力,进一步找到该功能性导热流体在地源热泵中应用的优选方案。主导产品为功能性供暖导热流体与新型优化地埋管。与其他功能性流体相比,实验项目所采用的功能性流体具有制作简单的特点,并且极为环保,更适合大面积的应用。综合比较下Fe3O4-H2O纳米流体为地埋管循环流体最佳选择。

层流下潜热型功能流体在内嵌圆柱圆管中的传热特性数值模拟分析

采用等效比热法对功能流体在光滑直圆管和三种内嵌同轴圆柱的圆管内的流动和传热特性进行了数值模拟,并利用场协同理论对流场进行了分析.结果表明,在内嵌同轴圆柱的圆管中,功能流体的传热效果随着Ste数的减小而增大,这与功能流体在光滑直圆管中流动的情况类似,但是与光滑直圆管相比,功能流体在内嵌同轴圆柱的圆管内流动可以明显的提高换热能力,且换热强化随着内嵌圆柱的直径增加而增加,但功耗也明显增加.

潜热型功能热流体的制备及其传热和流动特性研究进展

介绍了我们近年来对潜热型功能热流体制备、流动和强化换热特性的研究.潜热型功能热流体换热能力比普通流体强,其强化换热的物理机制为：相变颗粒为分布内热源或热汇,相变颗粒的存在改变了流体的温度分布;自研潜热型功能热流体可看成牛顿流体,摩擦阻力系数符合64/Re关系,粘度约是水的5.57倍,优于国内外文献中报道的同类材料的粘度.由于存在相变,相同换热量下泵耗比水小,实际应用的经济性和可行性较好.

潜热型功能热流体在微小管道内的换热特性

针对现代电子器件的散热需求,采用潜热型功能热流体为工作介质进行实验,并搭建流动换热实验台,研究5%、10%和15%质量分数下潜热型功能热流体与去离子水在微小圆形管道内的换热特性,结果表明,在雷诺数Re为300-1000范围内,潜热型功能热流体均表现出比水更好的冷却性能及更低的壁面温度,在实验测试范围内,相变引起的壁面温度降低率最大可达26.8%;潜热型功能热流体平均Nu随着流动Re数的增加而增加,并通过对实验数据分析,拟合了平均Nu数与流动Re数、质量浓度和流体Pr数的经验公式,最大偏差不超过7.5%,可以较好反应潜热型功能热流体的换热特性;潜热型功能热流体沿着管道长度方向的强化换热比与潜热型功能热流体浓度及流动Re数有关,存在强化换热的最佳长度。

应用潜热型功能热流体的液冷服散热性能分析

目的研究潜热型功能热流体作为液冷服(LCG)冷却液的散热性能及其影响因素。方法基于Pennes生物热方程建立人体躯干穿着液冷服的传热模型,通过对比各种条件下的液冷服散热量、液冷服效率、冷却液温度和人体皮肤温度等参数,分析液冷服的散热性能以及人体热舒适性。结果相比以水为冷却液,潜热型功能热流体可以显著提高液冷服散热能力,减小所需冷却液流量以及泵功;采用较高的流体入口温度,减小皮肤温差,提高人体热舒适性;代谢产热在较大范围内波动有较强的热缓冲能力。结论潜热型功能热流体可以明显改善液冷服的散热性能,提高航天员的热舒适性,在航天生保系统中具有重要的应用与前景。

潜热型功能热流体的研究进展

潜热型功能热流体是一种集储热与强化传热功能于一体的新型工质。简要介绍了潜热型功能热流体的类型及其研究进展,综述了潜热型功能流体的性能,着重分析了构成悬乳液的相变微胶囊的性能。相变材料的加入能明显强化流体的传热性能,增加热能储存密度和比热容,因而可减少工质流量。相变乳液主要存在粘度大、流动阻力增加等不足,而纳米相变微胶囊悬浮液则可克服上述缺陷。

细小尺度下潜热型功能热流体压降与传热特性

实验研究了相变微胶囊颗粒(囊芯材料为正十六烷,壳材为尿素-甲醛树脂)和去离子水混合制成的潜热型功能热流体流过等热流细小圆管的流动与传热特性,同时以去离子水作为传热工质在相同条件下进行了对比实验。得到了压降随质量流量的变化规律,实验段出、入口温度以及量纲1出口温度随Reynolds数变化规律,量纲1壁面温度沿轴向的分布规律,平均Nusselt数随Reynolds数的变化关系。结果表明,相变微胶囊颗粒的加入会导致流动压降增大,但随着流量增加,流动压降逐渐与单相液体的接近;出口温度及壁面温度要比相同条件下单相液体的低;含有较小相变微胶囊颗粒浓度的潜热型功能热流体的平均Nusselt数是相同条件下单相液体的2.0～4.0倍。

等壁温条件下潜热型功能热流体换热强化机理的理论研究

从对流与导热的相似性出发 ,揭示了潜热型功能热流体强化换热的物理机制。基于等效比热模型 ,对影响速度充分发展的等壁温圆管内该类流体层流流动换热强化的各因素进行了敏感性分析 ,弄清了影响换热强化的主要因素及其强化换热的机理 ,并改进了内部流动传统的Nu定义 ,使之能完全表征功能热流体换热强化的程度 ,并和外部流动的Nu定义统一 ,有助于内部流动和外部流动对流换热的统一评价。

等热流条件下潜热型功能热流体换热强化机理研究

本文分析了潜热型功能热流体强化换热的物理机制，并基于等效比热模型，对等热流条件下圆管内该类流体层流流动换热强化的各因素进行了敏感性分析．同时，改进了内部流动传统的Ｎμ定义。

潜热型低熔点液态金属功能热流体的制备及热物理特性研究

为获得具有高效传热能力的散热工质,结合液态金属导热系数高,潜热型功能热流体表观比热大的优点,对正二十烷-蜜胺树脂微胶囊表面进行化学镀铜改性,再掺入低熔点液态镓中进行机械搅拌和超声振动,形成均匀稳定的相变微胶囊(Microencapsulated phase change material,MEPCM)-低熔点液态金属(Liquid metal,LM)悬浮液并进行形貌表征和热物理特性测试。结果表明,镀铜MEPCM的铜镀层包覆均匀,无Cu2O存在;镀铜MEPCM以及MEPCM悬浮液的相变区间相对于MEPCM未发生变化;悬浮液的潜热随微胶囊体积分数的增加而增大,体积分数为20%时悬浮液的表观比热可达单相镓的3.03倍,导热系数为单相镓的73%;悬浮液黏度随体积分数的增加而增大,随温度的升高而降低,体积分数小于20%时MEPCM-LM悬浮液仍可被近似看作是均匀的牛顿流体。

微针肋内潜热型功能热流体换热特性研究

引入潜热型功能热流体替换现有传统工质冷却大功率激光器,实验研究了潜热型功能热流体与传统工质去离子水在高4mm、宽2mm、间距1mm的微针肋内的层流流动换热特性。结果表明:在雷诺数Re为625～1125范围内,潜热型功能热流体均表现出比水更好的冷却性能及更低的壁面温度,且存在最佳的质量分数值;相同工况下,潜热型功能热流体平均努谢尔数Nu大于去离子水,平均努谢尔数Nu随着雷诺数Re的增加而增加。拟合了平均努谢尔数与流体雷诺数、普朗特数、质量分数的经验的关系式,最大偏差为16.9%,可以较好反映潜热型功能热流体的换热特性;潜热型功能热流体沿着流动长度的方向存在一个稳定的局部换热强化区,且强化换热存在最佳的长度。

微流体功能芯片检测装置在流感病毒检测中的初步研究

目的建立一种新型有效、快速、灵敏的呼吸道病毒检测技术。方法用微流体生物功能芯片微量检测系统检测传染性强、潜在世界大流行危害的流感病毒。结果该技术检测限度约在病毒粒子104。结论初步研究表明微流体生物功能芯片是一种快速、灵敏的检测系统,对病原微生物感染,尤其是对经空气传播的病毒的快速检测辅助临床诊断具有重要作用。此外在控制病房的院内感染也将发挥其作用。