平板微通道流动传热的粗糙元间距效应

微细尺度传热问题业已成为国际传热界的研究点,而壁面粗糙度对微细通道流动和传热特性有着重要影响。以粗糙平行平板微通道为研究对象,用三角形粗糙元模拟固体表面的粗糙度,通过采用CFD(computational fluid dynamics)流体固体共轭传热技术数值研究了粗糙元间距对平行平板微通道流动和传热特性的影响规律,同时研究了其间距对微通道流动的转捩雷诺数的影响规律;计算结果表明:随着三角形粗糙元间距的增大,粗糙平板微通道的阻力性能逐渐下降,层流向湍流转捩的雷诺数呈逐渐增大趋势,同时粗糙平板微通道的传热性能呈逐渐下降趋势。

双分散多孔介质平板微通道中的气体滑流分析

基于双速度Brinkman-extended Darcy动量模型,分析了气体在双分散多孔介质(BDPM)平板微通道内的强迫对流及其稀薄效应对流动阻力的影响.当孔隙流体在双分散多孔介质内作高速流动时,f相和p相流场相互耦合,且本质上受四阶微分方程控制.采用正常模式降阶法导得原控制方程的二阶解耦形式及其速度分布解析解.计算结果表明,随着稀薄效应的增强,滑移速度增大而流动阻力减小.

基板导热性能对平板微通道反应器中煤层气自热重整制氢的影响

联合使用可计算表面反应的化学反应动力学软件CHEMKIN4.0和CFD软件,对平板微通道反应器中Rh催化剂涂层上,煤层气自热重整制合成气过程进行数值分析计算,且从基板导热系数和基板厚度两个方向分析基板的导热性能对煤层气自热重整制氢性能及温度场分布的影响。计算结果表明:良好的基板导热性能可在保持甲烷转化率和产氢率基本不变的条件下,显著降低平板微通道中的"热点"温度,得到较为均匀的温度场分布,实现良好的热量管理。

新型微通道平板热管蓄冰性能

将微通道平板热管应用于蓄冰技术,设计了一种新型热管蓄冰装置,介绍了该装置的结构和工作原理,搭建了热管蓄冰实验台。对微通道平板热管作为蓄冰装置核心传热元件的适用性进行了实验验证,并对采用R141b和丙酮两种不同沸点工质热管的蓄冰装置在蓄冰过程中的温度分布、蓄冷功率、蓄冷量和蓄冷能量密度等特性进行了对比分析。实验结果表明,微通道平板热管蓄冰装置具有良好的蓄冷性能,相同时间内,R141b和丙酮热管的平均蓄冷功率分别为0.14 kW和0.187 kW,单位质量蓄冷量分别为139.22 kJ·kg^?1和184.33 kJ·kg^?1;丙酮比R141b热管具有更好的均温性能和传热能力,蓄冰性能更好;丙酮和R141b热管结构蓄冰装置的蓄冷能量密度分别为22.54 J·K^?1?kg^?2和17.61 J·K^?1?kg^?2,性能优于圆形热管蓄冰装置。

基于微通道平板热管的新型光伏光热墙体/热泵系统-性能实验研究

本文提出一种基于微通道平板热管的新型光伏光热墙体/热泵(MFHP-WIPV/T-HP)系统,该系统将太阳能光伏光热建筑一体化系统进行拓展,与太阳能热泵技术和微通道平板热管相结合,用以减少冬季供暖、供热水能耗。在广州冬季典型阴天、晴天气候条件下对该系统进行测试研究,分析不同环境参数对系统的光电转化效率、平均集热效率和制热效率的影响规律。研究结果表明:在阴天气候条件下,系统平均集热效率达40.36%,光电转化效率达8.98%,制热效率达15.96%;而在晴天气候条件下,系统平均集热效率达46.69%,光电转化效率达10.08%,制热效率达16.04%;水箱水温温升阴天下可达14.1℃,晴天下可达25.2℃,能有效满足室内供热和生活热水需求。

微通道平板集热器太阳能热水系统模拟分析

以丽江市某农村居住建筑为研究对象,设计了一种微通道平板集热器太阳能热水系统,并使用TRNSYS仿真软件建立了该系统仿真模型,采用控制变量法模拟分析了不同集热器设计参数对集热器出口温度及集热效率的影响。结果表明:集热器面积分别为2m^(2)、3m^(2)、4m^(2)时,集热器最大出口温度分别为58.2℃、77.6℃、95.7℃,最大集热效率分别为67.6%、63.5%、59.4%;集热器进口温度分别为15℃、20℃、25℃时,集热器最大出口温度分别为58.2℃、62.4℃、66.5℃,最大集热效率分别为65.6%、64.4%、63.1%;集热器进口流量分别为20kg/h、25kg/h、30kg/h时,集热器最大出口温度分别为58.2℃、50℃、44.5℃,最大集热效率分别为65.6%、66.6%、67.2%;集热器倾角分别为30°、45°、60°时,集热器最高出口温度分别58.8℃、61.4℃、54.0℃,最大集热效率分别为66.9%、70.7%、59.6%。

微通道尺寸对甲烷蒸汽重整性能的影响

联合使用可计算表面反应的化学反应动力学软件CHEMKIN4.0和CFD软件,对平板微反应器中Ni催化剂涂层上的甲烷蒸汽重整制合成气进行了数值计算,并结合表面活性组分的分布分析了微通道长度、高度对蒸汽重整性能的影响。计算结果表明:甲烷蒸汽重整受CO(S)的解吸速率控制;反应通道高度减小,从而减少反应物和产物在通道中扩散所需要的时间并增大反应控制组分CO(S)的表面覆盖率,使得甲烷的转化率和产物中的氢含量提高;反应通道长度增大,反应物与催化剂的接触时间延长,甲烷的转化率和氢含量提高。这对进行微通道甲烷蒸汽重整的实验研究以及平板微通道反应器的设计和优化提供了理论依据。

平板微反应器内甲烷催化部分氧化重整数值分析

联合使用可以计算表面反应的化学反应动力学软件CHEMK IN4.0和计算流体力学软件CFD,对平板微反应器中Rh催化剂涂层上甲烷部分氧化重整制合成气进行了数值分析,并探讨了反应通道高度和长度对反应性能的影响。结果表明:在较短的接触时间内,能够得到较高的甲烷转化率和稳定的合成气组分,氢气与一氧化碳的摩尔比在1.5—2.0;在绝热边界条件下,反应通道高度增大,甲烷的转化率、出口氢摩尔分数以及氢选择性降低,出口温度升高;反应通道长度增大,甲烷的转化率、出口氢摩尔分数以及氢选择性提高,出口温度降低。

空速对平板微反应器内甲烷水蒸气重整的影响

采用计算流体力学软件FLUENT中的通用有限速率模型,应用表面反应动力学机理,对平板微反应器中Ni/γ-Al2O3催化剂涂层上甲烷蒸气重整制合成气进行了二维的数值分析计算,分析了催化空速(CSV)和体积空速(GSV)对甲烷蒸气重整性能的影响。在计算过程中,忽略了甲烷的空间反应的影响,只考虑催化表面上的反应。计算结果表明,较小的催化空速和体积空速能够获得较高的甲烷转化率和氢气产量;除催化空速和体积空速外,反应通道高度对重整性能也是一个重要的影响因素。

平板微反应器内甲烷-湿空气催化重整的数值分析研究

建立了二维稳态多组分传输反应的模型,对平板微反应器中Rh催化剂涂层上甲烷-干、湿空气催化重整制合成气进行了数值计算,并分析了采用湿空气时反应通道长度和高度对重整性能的影响.结果表明:进口速度低于2 m/s时,采用湿空气可提高甲烷转化率和产氢率,反应器出口的温度降低以及减少积碳的发生;采用湿空气时,反应通道长度增大,甲烷的转化率提高,出口氢气含量增大,出口温度相应地降低;反应通道高度增大,甲烷的转化率降低,出口氢气的含量减少,出口温度升高.