锈层对过冷沸腾换热影响的实验及数值研究

针对锈层对过冷沸腾换热冷却效果的影响,本文进行了理论分析、实验研究和仿真校验。首先结合经典的过冷沸腾换热理论,分析了锈层对冷却效果影响最大的几个因素。然后进行了一组夹套内壁生锈和未生锈两种情况下冷却效果的对比实验。实验发现,内壁生锈造成入口段温度大幅升高,且温升沿流道方向递次减小。接着分析了造成该现象的几大因素,推断锈层影响了流态进而抑制了沸腾换热机制是最主要的因素,并对不同入口流态下管内沸腾换热进行数值仿真,校验了上述分析结果。最后,根据研究结论,对过冷沸腾换热中易生锈或类似的粗糙内壁槽道的设计方法提出了建议。

垂直矩形窄缝流道内的过冷流动沸腾换热

本文研究了有压模化介质在垂直矩形窄缝流道内的过冷流动沸腾换热，考察了质量流速、断面平均过冷度和饱和压力对沸腾换热系数的影响，与Ｇｕｎｇｏｒ关系式进行比较，流道的换热强化因于在１３～２１之间．

垂直矩形窄缝内的过冷流动沸腾换热性能

用高速摄像等方法研究了有压模化介质在单一垂直矩形窄缝流道内的气泡形态和传热情况 ,发现窄缝流动沸腾换热强化的原因在于流道尺寸较小 ,气泡的形状发生变化 ,增加了界面体积浓度 ,并强化了对加热面附近的扰动 ,使换热有所强化。通过与实际测量的壁温数据进行比较 ,发现用于计算大流道和池过冷沸腾换热的 Rohsenow关系式预测窄流道内高热流密度下的过冷流动沸腾换热的误差不大 ,但对于较低热流密度下的过冷流动沸腾时误差较大 ;通过最小二乘法对 Rohsenow关系式进行修正后 ,误差低于± 2 5 %。

气缸盖冷却水腔内两相流动沸腾传热仿真研究

采用计算流体动力学软件CFX,考虑气缸盖内冷却水的热力学相变特性,应用汽液两相流过冷沸腾换热计算模型,对不同影响因素下由柴油机气缸盖与冷却水腔组成的流固耦合传热系统进行了整场离散、整场求解,得到了不同影响因素下气缸盖火力面温度场分布;通过与试验结果的对比分析,证明了仿真计算结果的有效性。研究结果表明:与单相流不考虑沸腾换热相比,考虑汽液两相流的过冷沸腾换热能够有效降低气缸盖火力面的最高温度,提高冷却水的进口速度,降低进口温度;适当减小冷却系统的压力,可以进一步有效降低气缸盖火力面温度,减小气缸盖火力面的热负荷。该结果可为进一步研究柴油机气缸盖的沸腾冷却及可控性提供参考。

梭形和圆形板式换热器相变换热性能研究

以复合相变换热器在电厂锅炉烟气余热回收中的应用为背景，以水为工质，对梭形和圆形板式换热器相变换热进行了数值模拟研究。结果表明：梭形凹坑流道的含气率变化趋势与圆形凹坑流道及平板流道一致，但梭形凹坑流道的含气率要高于圆形凹坑流道和平板流道；与圆形凹坑流道相比，梭形凹坑流道的Mt明显的增大，f值变化不大甚至略小，梭形凹坑流道的PEC值由圆形凹坑流道的1．86～2．11提高到了1．98～2．27。

考虑加热面粗糙度和材料的沸腾换热修正模型

在Chen模型基础上,综合考虑加热面粗糙度和材料对沸腾换热的影响,对Chen模型的核态沸腾换热项进行修正。所得修正后模型能有效预测粗糙度Ra≤4.62μm的铜加热面和Ra≤8.12μm的铝加热面的沸腾换热结果,与试验数据相比,总体误差在30%以内。