LNG在微小通道中沸腾流动与换热特性的数值研究

针对LNG在亚临界状态下的工作要求,利用VOF多相流模型对LNG在1 mm、1.5 mm、2 mm和2.5 mm共4种直径微小通道内的沸腾流动与换热特性进行研究,操作压力为0.1 MPa,热通量为40.9~385.4 kW/m^(2),质量通量为110~600 kg/m^(2)·s。研究结果表明:在直径为1.5 mm、2 mm和2.5 mm的微小通道中,观察到了泡状流、弹状流、波状-环状流、过渡流和雾状流5种流型,而对于直径为1 mm的通道,没有观察到弹状流和过渡流,却出现了受限泡状流和柱塞流,且发现流型随通道直径的减小而转变加快,不同管径中的流型种类以及所占通道比例不同。当通道直径由2.5 mm减小到1 mm时,在波状-环状流区域对流换热系数提高了24.6%,但压降增加了50.1%。当质量通量增加到600 kg/m^(2)·s,对流换热系数提高了22.6%,压降增加了55.8%。

不同流动方向上微型加热管内超临界CO_(2)的换热特性

针对不同流动方向上超临界CO_(2)流体在微型加热管(管径为0.75 mm)内的对流换热特性进行实验研究。实验结果表明,当系统压力、质量流量、加热功率以及进口温度保持恒定时,局部对流传热系数在水平流动方向和垂直向上流动方向上的变化趋势相同,并且水平流动方向上的局部对流传热系数始终大于垂直向上流动方向上的局部对流传热系数。但在垂直向下流动方向上,局部对流传热系数随无量纲温度的升高而显著增大,并在无量纲温度最大时呈现出最佳的换热效果。不同流动方向上,局部对流传热系数均随质量流量增大而显著增大,但随着加热功率、进口温度的升高而显著减小。然而,在水平流动方向和垂直向上流动方向上,当流体温度低于其假临界温度时,局部对流传热系数随系统压力的升高而显著减小。当流体温度高于其假临界温度时,局部对流传热系数则随系统压力的升高而逐渐增大。

面向沉浸式流场可视化的多视图数据管理方法

由于沉浸式环境下的三维交互方式对二维界面操作不够友好,使得依赖于二维列表界面的流场数据管理任务变得复杂且低效。为了实现沉浸式虚拟环境下对流场数据高效的组织和管理,增强用户对流场空间信息的理解,提出一种基于多视图结合交互的沉浸式流场可视化数据块管理方法。该方法构建了一个三维小视图用于提供场景概览,并通过“主视图交互+小视图辅助”“小视图交互+主视图反馈”等多种多视图组合交互方式完成对多块流场数据的管理交互操作。最后构建了一个基于手势的沉浸式流场可视化系统,定义多项交互任务,从学习时长、完成时间和用户反馈几个方面对比了多视图方法和传统交互方法差异。实验结果表明,相比于传统交互方法,多视图方法可以显著提高数据管理任务的效率。

微小通道内过冷流动沸腾阻力特性实验及预测研究

实验探究了微小圆管内(内径1 mm)过冷水流动沸腾的阻力特性,参数范围:热通量4.0~5.6 MW/m^(2),压力3.0~5.0 MPa,质量流速2000~4200 kg/(m^(2)‧s),进口热力学干度-0.50~-0.10。获取了质量流速、压力、热通量等参数对过冷沸腾阻力的影响,并重点关注其预测方法。将测试数据与典型阻力关联式对比,结果表明,由于高热流、微通道等特殊因素,导致大部分阻力关联式的预测精度不够理想。为更准确预测高热流过冷沸腾阻力,基于LeakyReLU函数,建立了遗传算法优化的极限学习机模型(GA-ELM),其预测精度优于传统关联式(平均绝对误差为2.0%),且泛化性良好。研究工作可为微小尺度流动换热系统设计优化提供支撑。

R134a水平微细管内流动沸腾换热的实验研究

本文对R134a在水平微细管内的流动沸腾进行了实验研究。实验测试段选用了内径为1 mm、2 mm、3 mm共3种不同的水平光滑不锈钢管,实验的饱和温度为5-30℃,热流密度为2-70 k W/m^2,流量范围为200-1500 kg/（m^2·s）。实验结果表明：相同条件下,干涸前2 mm管较3 mm管换热系数平均增幅为11.6%,1 mm管较2 mm管换热增幅为26.3%,1 mm管径换热系数比3 mm管径平均增大40.8%。随着管径的减小,换热系数在更低的干度开始减小,质量流速和强制对流蒸发作用对换热系数的影响变小,热流密度的影响依然显著;塞状流和弹状流区域减小,泡状流和环状流区域增大。

细圆管内纳米颗粒悬浮液流动特性的实验研究

实验研究了细圆管内氧化铜纳米颗粒悬浮液的流动特性. 试验段的管径为0.68 mm、1.01 mm和1.28 mm,氧化铜纳米颗粒的平均粒径为50 nm,悬浮液中氧化铜纳米颗粒的质量分数分别为0.02, 0.04和0.06,分散剂十二烷基苯磺酸钠(SDBS)质量的分数为0.02. 实验结果显示,氧化铜纳米颗粒悬浮液的流动压降比去离子水的大,且正比于其质量分数;层流向湍流转化的临界雷诺数小于常规尺度的数值,且正比于管径.

热轧无缝钢管短流程生产工艺研究

简述热轧无缝钢管生产技术现状,分析现有生产技术在工艺流程、设备型式、生产组织和节能降耗方面改进的可能性,探讨热轧无缝钢管短流程生产的可行性。介绍了3种短流程生产工艺:三辐联合穿轧工艺,即在一套轧辐的两个孔型中将实心管坯穿孔+轧管+均整轧制成荒管的工艺;穿孔斜轧联合工艺,即在一套机座中安装两套轧辐和相应的传动装置,一根轧件同时在两套轧辐的两个孔型中将实心管坯穿孔及斜轧成荒管的工艺;以及穿孔机轴向输出穿孔毛管直接进入轧管机轧制的短流程生产工艺。

苹果树蒸发蒸腾量的测定和计算

采用热脉冲技术 -微型蒸渗仪和水量平衡原理 ,测定和计算了树体大小不均匀的苹果树蒸发蒸腾及其组成 ,利用冠层分析仪测定了叶面积指数动态变化。两种不同的方法测定和计算的蒸发蒸腾量之间的偏差很小 ,最大偏差不超过 10 %。在夏季 ,蒸发蒸腾主要由果树蒸腾组成 ,而在春季和秋季 ,刚好相反。作物系数 (Kc)和叶面积指数成线性关系 。

车用微小通道蒸发器制冷剂流量分配特性

以整体平行流微小通道蒸发器模型为基础,从进口管相对集管位置、出口管相对集管位置、扁管与集管相对组合高度三方面对四流程蒸发器流量分配问题进行研究,并引入分别表示这三种相对位置关系的量纲一参数P′in、P′out及H.计算结果显示当P′in=0.591,P′out=0.402,H=0.239时,制冷剂流量分配均匀性最好.综合考虑这三种结构参数的影响,得到一种优化结构,使得流量分配的均匀性大大提高,不均匀度S比初始结构减小20%.

CO_2微细通道流动沸腾换热干涸特性

针对二氧化碳作为制冷剂在微细通道内两相流沸腾换热进行了实验与理论研究,采用红外成像观测与传热系数实验研究,定量与定性地分析了热通量2~35 k W·m-2,饱和温度-10~10℃工况时,内径为1、2、3 mm圆管内的传热系数。实验结果表明：当质量流率增加时干涸起始干度逐渐降低,当质量流率小于临界值时,干涸现象结束之后,传热系数随着质量流率增加基本维持不变,而当质量流率大于临界值时,干涸现象结束之后,随着质量流率增加传热系数相应增加;随着管径增加,干涸发生的质量流率越小,临界热通量越大,同时管径越小传热系数越高。

小管径圆管气-液界面可视化及含气率

为了分析水平微小圆管(内径为5.16和3.14mm)内气液两相流特性,利用三棱镜改进可视化实验系统的光路设计,同时拍摄圆管内空气和水两相流型的正视图与俯视图,结合Matlab软件,修正气液界面折射的影响,获得三维气液界面、流型图及含气率。实验结果表明,小通道圆管内主要流型为泡状流、弹状流、环状流。管径尺寸对流型分界线影响较大,但对含气量基本没有影响。随管径减小,重力作用降低,表面张力作用增强,环状流在流型图上占据的比例逐渐上升。含气率随干度的增大而升高,基于三维气液界面所获得的含气率与文献公式的吻合度较好,所有数据都在公式预测值±25%误差带以内。

R134a在水平微小圆管内流动沸腾过程中压降对换热的影响

微小通道内流动沸腾换热研究进程制约着紧凑式微小通道蒸发器的进一步开发和应用。针对HFC134a在1.0 mm水平圆管内流动沸腾换热的研究,设计并建立了开放直流式实验装置;在对测试数据分析的基础上,提出了局部饱和温度沿管长呈线性降低的假定;表明了压降对换热系数的较大影响,最后对实验不确定度进行了分析。

带扰流小槽道内单相流动阻力特性实验

采用水作为工质,实验研究入口或出口端加入圆柱扰流的不同高宽比多槽道散热器的压降特性;结果表明:单位长度压降随雷诺数成线性关系.提出了雷诺数、水力学直径和槽道高宽比的拟合准则;拟合公式在实验数据误差范围内很好反应类似系统的流阻特性.对于线切割小槽道,其摩阻系数和雷诺数成反比,且较圆管理论值偏大;对线切割槽道阻力特性分析发现,表面粗糙度是其最主要的影响因素,而扰流对其影响较小;在槽道前部设置扰流柱可以增强换热.

蒸气在倾斜细小直径圆管内的流动凝结换热特性

细小管内的流动凝结换热具有许多超常换热特性，经典的Ｎｕｓｓｅｌｔ分析方法已不能满足需要。在以往研究的基础上，本文进一步通过实验探析换热温差和蒸气流量对不同直径的细小管内流动凝结换热的影响。研究表明，管径越小，换热温差对凝结换热系数的影响程度越低；通过流量和倾角对凝结换热数的影响，分析了重力引发的流动分层和剪切力对凝结液的排除两种因素对细管传热强化的作用机制。本文的实验结果和用于常规尺度下的通用关联式对比表明，采用细管。

小通道内液氮流动沸腾的可视化研究

通过高速CCD可视化实验,在气体表观速度0.01～26.5 m/s,液体表观速度0.01～1.2 m/s范围内,对内径为1.931 mm垂直向上圆管内液氮流动沸腾的流型特性进行了研究.所观测的主要流型为:泡状流,弹状流,搅拌流和环状流.并绘制了流型图,发现环状流占了大部分的区域,干度大于0.15的区域基本上都是环状流.分析了流量对流型转变的影响,流量越大,相应的流型转变干度越低,而且流量大于820 kg/m^2s时,没有发现泡状流。通过与相同水力直径的空气-水的流型图比较,发现本文中的弹状流区域要小很多.通用的流型转变模型预测结果与实验结果相差较大.

X60/2205双金属复合管短流程制备工艺研究

介绍了制备X60/2205双金属复合管的短流程"离心浇铸+热挤压"工艺,并对其关键技术——离心浇铸、热挤压加工、热处理进行分析说明。对试制的X60/2205双金属复合管进行性能检验,结果表明,采用"离心浇铸+热挤压"工艺试制的X60/2205双金属复合管,界面完全冶金结合,钢管综合性能优良,而且生产成本低、成材率高。

细圆管内氧化铜颗粒悬浮液流动与对流换热的实验研究

实验研究了氧化铜纳米悬浮液在内径为 0 .6 8mm不锈钢细圆管内强迫流动和对流换热。氧化铜纳米颗粒悬浮液的质量分数W为 0 .0 2～ 0 .0 6 ,分别对去离子水和水 -纳米颗粒悬浮液的流动、传热特性进行了实验测定。实验结果表明 :所研究尺度下 ,层流向湍流过渡早于常规大尺度流动 ;悬浮液的压降要大于去离子水的 ;纳米颗粒的质量分数越大 ,压力降也越大 ;

细圆管内流动凝结换热的实验研究

通过实验，分析细圆管的倾斜角度和管径对管内蒸气流动凝结换热的影响。利用实测的管壁温度变化。估计凝结液沿周向的分布。探讨不同倾角和管径条件下；重力作用影响凝结换热的机制。研究表明，在小尺度下，重力的影响受蒸气剪切力和表面张力作用而削弱，现有通行的关联式不适用于细圆管内的凝结换热。

水平和竖直细圆管内流动凝结换热特性的对比研究

本文采用基于相平衡理论的最小能量原理，根据当地气液两相流动条件确定气液界面形状，以此为基础，从理论上探讨水平细圆管内流动凝结的特点。通过与竖直条件下管内凝结换热特性的对比，分析重力、气液界面剪切力、表面张力对流动凝结的影响。研究发现，细圆管由竖直变为水平放置时，管径的减小同样导致重力的影响削弱，并且凝结换热得到进一步强化；但由于流型的变化，随管径的减小强化的程度减弱。

水平细圆管内非共沸混合工质的流动沸腾

以非共沸混合工质R32/R134a为实验工质,进行了水平细圆管内流动沸腾换热实验.在获取大量实验数据的基础上,分析了质量干度、热通量和质量通量密度对沸腾换热的影响,讨论了各种工况下的换热机理,比较分析了细圆管和常规管道内流动沸腾换热性能.实验结果表明:在本实验范围内,水平细圆管内流动沸腾换热主要受热通量的影响,绝大部分实验工况下核态沸腾占主导地位.尺度效应是引起微细通道内流动沸腾换热特性不同于常规管道的主要原因.