用小直径颗粒床改善池内沸腾的热滞后特性

对水平表面上小直径颗粒床的饱和池沸腾传热做了实验研究,发现热滞后特性获得了重大的改善,使温度过头现象可以消除,因而这种方法可能用以改进微电子元件的冷却。但沸腾传热在高热流下比平板时明显恶化。

金属泡沫在纳米流体池内沸腾换热特性研究

常压下,以去离子水或纳米流体为工质,对光滑平板和沸腾池内铺设金属泡沫,进行池内沸腾实验研究:分析了不同过热度下的热流密度和不同热流密度下池沸腾的传热系数;对沸腾汽泡在光滑平板和泡沫金属表面产生、融合和脱离进行了可视化的研究。实验发现:纳米流体工质会影响金属泡沫池内沸腾特性。

纳米颗粒悬浮液池内泡状沸腾的实验研究

本文对纳米颗粒悬浮液在平壁面上池内沸腾进行了实验研究。实验用的纳米粒子为26 nm的铁粉和13 nm的三氧化二铝纳米粉末,基液为去离子水。分别配成体积浓度为0．1％, 1％和2％的悬浮液。实验结果表明,纳米悬浮颗粒对液体沸腾换热过程的影响会随着纳米颗粒性质,颗粒浓度及热流密度大小的不同而出现不同的效果;加入纳米颗粒后, 对基液沸腾换热的影响存在着两个相反的作用机制,它们分别为:纳米颗粒增强了液体内部的热量迁移能力(热物性的影响)和改变了加热面的表面结构特性(加热面特性的影响)。

多孔介质强化池内沸腾换热特性

为探讨多孔介质对强化池内沸腾传热的机理,在38×3mm的容器内上,应用多相流VOF模型,耦合多孔介质流动与传热模型,通过添加用户自定义程序实现了对光滑和多孔加热壁面的池内沸腾传热过程进行数值模拟。数值模拟结果与实验结果相符合,所建立的数学模型为多孔介质的沸腾传热研究提供了依据。

池内水沸腾状态的声发射测量

采用声发射技术,结合频域和时域分析手段,研究了池内水沸腾过程中声信号变化与沸腾状态转变的对应关系。结果表明,当过热度为5℃时,沸腾由自然对流状态转变为核态沸腾状态,此时声信号能量、标准偏差和平均绝对偏差值均达到极值点;当过热度为30℃时,沸腾由核态沸腾状态转变为过渡沸腾状态,此时声信号能量、标准偏差和平均绝对偏差值开始出现剧烈的波动。与此同时,随过热度的增加,沸腾过程中声信号主频出现两次明显的阶跃性下降,分别对应于沸腾状态转变为核态沸腾和过渡沸腾。因此,声信号主频的阶跃性变化可作为沸腾状态转变的判据。与该领域的其他工作相比,不仅考察了自然对流状态和核态沸腾状态,还考察了核态沸腾向过渡沸腾的转变过程,同时提出了沸腾状态转变的判据。与传统方法相比,该法相对简单准确,具有灵敏度高、非侵入式、实时在线的优点。

开孔金属泡沫池内沸腾换热特性研究

常压下用去离子水作为工质,在沸腾池底部单独或两两叠加地放置3种PPI的泡沫金属进行池内沸腾实验研究;分析了不同过热度下的热流密度和不同热流密度下池沸腾的传热系数;对沸腾汽泡在单层或双层泡沫金属表面产生、融合和脱离进行了可视化的研究。实验发现:不同PPI泡沫金属的叠加方式,会影响沸腾传热面积和产生汽泡的核心数,以及汽泡脱离受热壁面的动态特性。本实验为多孔介质池沸腾传热特性研究提供了实验指导和基础数据。

沸腾过程的格子Boltzmann方法模拟

提出了一种新的描述气液相变过程的格子Boltzmann理论模型,并利用该模型对液化和蒸发过程进行了模拟.对液化过程的计算结果表明,气相的体积分数、液相和气相的密度与理论解的最大相对误差分别为1.18%、0.23%、0.32%,而蒸发过程的计算结果相应的最大相对误差分别为0.08%、0.48%、0.20%,较前人研究的结果更接近理论解.为进一步验证该模型模拟复杂相变问题的可行性,利用该模型对池内沸腾和垂直管道中的流动沸腾现象进行了模拟,观察到气泡随时间变化不断长大,气泡受浮升力的影响脱离壁面,以及气泡在液相中上升时发生碰撞、聚合等现象.

沸腾换热的分形分析

研究沸腾换热过程是安全、高效地利用能源的基础.简要评述了沸腾换热(池内沸腾、流动沸腾、临界热流密度和纳米流体沸腾换热)的研究进展;详细论述了采用分形理论和方法研究沸腾换热分析解的理论和方法;指出了采用分形理论和方法有可能解决其它尚未解决的有关沸腾换热的若干课题和方向.

微液层模型预测过冷沸腾的临界热流密度

本文利用微液层模型对过冷沸腾的临界热流密度（CHF）进行了理论预测。过冷沸腾的强化换热主要是通过单个气泡的形成和消失造成的对流换热强化而引起的。对等热流面,CHF在高过冷区趋近于常数;对等温面,CHF随过冷度的增加而增加。过冷度增加时,蒸发换热量减少,总热流密度主要由蒸发区外的导热引起。

沸腾表面对液氮临界热流密度的影响实验

采用液氮作为沸腾工质,通过可视化液氮沸腾实验台,对不同材料和直径的沸腾表面在液氮中进行相关稳态沸腾实验研究,总结分析沸腾表面材料、表面直径对临界热流密度及其对应过热度的影响规律。

“响水不开,开水不响”机理实验探索

提出了“响水不开,开水不响”的科学问题,利用池沸腾换热实验教学装置及声级计等,进行了池沸腾传热机理的研究,获得了从自然对流、过冷沸腾到饱和沸腾过程中,水体及电加热管表面空气析出、汽化核心、水蒸汽汽泡生长、跃离及破裂等详细实验现象的照片并测量了过程中声级的变化,解释了该问题的传热学和声学机理。能源与动力工程专业大学生的创新、科学研究、实践操作和论文撰写能力等综合素质提高了,增强了专业学习兴趣。

机床磨削过程中热及冷却的研究

阐述了机床磨削过程中的磨擦机理及热现象,分析了冷却液的作用及阻止冷却液进入磨削区的因素,提出了高精密机床在使用冷却时应着重考虑的事项,为机床高效率使用冷却液提供参考。

纳米颗粒影响沸腾换热特性的分子动力学模拟

本文采用分子动力学方法对纳米流体在金属表面的沸腾现象进行研究,揭示纳米流体的沸腾换热机制。模拟系统分为蒸汽氩、液体氩、固体铜板和铜纳米颗粒四部分。着重探讨了近壁区的纳米颗粒对沸腾换热的影响。在高过热度和低过热度两种加热情况下,探讨纳米流体和基础流体的沸腾现象。结果表明纳米颗粒的添加对沸腾过程有显著的影响:氩的温度、系统净蒸发率显著提高。近壁区的纳米颗粒做无规则运动并且不随流体运动。颗粒的尺寸及过热度对强化效果有显著影响。