超亲水多孔金属结构驱动的毛细液膜冷凝及传热强化

蒸汽冷凝可以在小温差下释放大量的相变潜热,在石油化工、余热利用、海水淡化等领域发挥重要作用。提出了超亲水多孔金属结构驱动的毛细液膜冷凝传热新模式,通过耦合毛细结构对冷凝液的快速输运和多孔金属对液层热阻的降低,实现了适用于水和低表面能工质体系的冷凝传热强化。建立了毛细液膜冷凝的热质传递模型,分析了多孔结构的孔隙率与厚度、工质物性、操作条件等对冷凝传热系数、临界热通量和最大溢流过冷度的影响。结果表明,随着多孔结构厚度和孔隙率减小,冷凝传热系数显著增大,而最大溢流过冷度和临界热通量减小。结合冷凝传热与可视化实验,分析了泡沫铜结构表面对液膜冷凝形态和传热性能的影响,验证了毛细液膜冷凝传热模型的准确性。

平面液膜蒸发式冷凝空调系统的工程应用

介绍了该空调系统在广东某学术交流中心的应用,并与水冷式和风冷式空调系统在节能性、经济性、环保性等方面进行了对比。结果表明,平面液膜蒸发式冷凝空调系统的性能系数比风冷式提高30.5%,比水冷式提高12.7%;运行费用比风冷式降低31.0%,比水冷式降低16.5%;其相对于水冷式空调系统的节水率为54.5%。

台架缩比对冷凝液膜换热的失真评价

缩小比例的单项和整体性试验台架对研究和开发大型先进压水堆核电站及其分析验证程序都具有重要意义,而由缩比引入的相关现象的失真又直接影响了对台架的设计和试验结果的理解。本文以等效换热系数的形式对非能动安全壳冷却系统(PCS)壳内液膜冷凝在试验台架上的缩比失真进行分析,结合H2TS比例分析方法,系统评价了这种失真对模拟台架中壳内压力响应的作用。结果表明,台架缩比对壳内冷凝液膜换热的影响是保守的。

波动参数对冷凝液膜传热影响的微观机理研究

冷凝传热作为一种高效的能量传递方式,已广泛应用于工业领域,模拟冷凝液膜上形成的界面波动能够为研究液膜内动力学特性强化传热的微观机理提供理论支持。文章数值模拟了等温竖直壁面上二维层流冷凝波动降液膜流动,研究了波动特性参数强化冷凝液膜传热的微观机理。结果表明:在14 Hz的外加强制扰动作用下,液膜无法形成振幅连续递增的波动,波长分布较为分散;扰动>16 Hz时,扰动频率的增加会使波动间的相互作用增加,波长随液膜雷诺数的增加略有增大;扰动频率为16 Hz时的波动强化传热效果最为显著。传热系数相对于努塞尔分析解增加了30%,对流作用是引起波动液膜传热强化的主要因素,其对强化传热的贡献率为79%。

含不凝气体水蒸气竖直管内冷凝传质传热研究

针对竖直管内含不凝气体水蒸气冷凝传质传热过程开展研究.基于ANSYS Fluent软件平台建立了多相多组分三维数值计算模型,通过将管内中心轴线和壁面上多点温度分布与Kuhn试验结果进行对比,验证了模型的可靠性.在此基础上,考察了混合气体进口温度、速度、压力以及不凝气体体积分数对管内冷凝传热过程的影响规律,并基于不凝气体体积分数修正,提出了竖直管内含不凝气体水蒸气冷凝传热关联式,关联式误差范围为-20%~18%;同时,探究了不凝气体对水蒸气冷凝传质过程的影响规律,发现冷凝水率和平均传质速率随不凝气体体积分数的增大呈现先增大后减小的趋势,少量不凝气体具有促进水蒸气冷凝的作用,不凝气体体积分数为23.2%左右时,冷凝水率和平均传质速率最高.研究结果可为含不凝气体水蒸气的传热关联式和传质模拟研究提供参考.

竖直表面氦的膜状冷凝过程传热传质机理

液氦作为沸点最低(4.21 K)的重要低温流体,被应用于各种低温系统及低温实验室等。氦的膜状冷凝效率是当前使用低温制冷机的小型氦液化及再冷凝回收系统实现性能提升的关键因素,但目前尚缺乏针对性的理论和实验研究。本文基于现有的实验研究,搭建低温竖直表面氦的膜状冷凝CFD模型,模拟不同冷凝温差下氦在竖直表面的膜状冷凝过程,揭示其液膜分布与传热特性,本研究旨在为小型氦液化系统中氦冷凝器的设计及优化方向提供理论指导。

R410A在光管及强化管管外冷凝换热的数值研究

本文采用流体体积法(Volume of Fluid, VOF)多相流模型和Lee相变模型对制冷剂在水平光管和强化管管外的冷凝换热进行了数值模拟。分析了水平光管和强化管外液膜的瞬时液膜流动特性,计算了不同工况下光管和强化管的冷凝液膜厚度,及其与局部冷凝传热系数及管外冷凝传热系数的关系,并对不同制冷剂在相同工况下进行了比较。结果表明:模拟结果与实验数据和Nusselt解析解具有良好一致性,误差均在10%以内;局部传热系数大小对液膜厚度的分布非常敏感,且强化管管外冷凝传热系数约是光管的6倍;结合冷凝液膜的分布和制冷剂物性参数可得R410A的管外冷凝系数最高,而R1234yf则最低。

冷却剂丧失条件下钠冷快堆棒束传热的三维蒙特卡罗模拟方法

采用蒙特卡罗方法分析钠冷快堆在假想冷却剂丧失条件下燃料棒束的钠两相流传热。以分子运动理论的基本定律为基础,开发出替代宏观经验模型来分析反应堆棒束中的钠蒸发率和冷凝率的微观模型,且采用三维蒙特卡罗方法模拟分子的运动轨迹,分子间的碰撞率以及分子与棒束、分子与棒束组件盒壁的碰撞率。对包壳干涸区的再浸润现象用动力膜模型描述,并计算了通过液膜的液体速度分布和平均液膜速度,对于从冷凝液膜蒸发的钠分子则被重新记为蒙特卡罗计算的源项。用微观和宏观模型相结合的方法数字模拟了德国卡尔斯鲁厄核研究中心的堆外钠沸腾实验。