石墨烯/镍复合微结构表面的池沸腾传热特性

采用电刷镀和表面改性技术,在紫铜表面制备了纯镍微结构(TS1)、亲水性石墨烯/镍复合微结构(TS2)以及疏水性石墨烯/镍复合微结构(TS3)。采用扫描电镜和接触角测量仪分别对三类微结构的表面形貌和润湿性进行了表征;以去离子水为工质,对三类微结构表面的池沸腾传热特性进行了实验研究,发现含有石墨烯的TS2和TS3较TS1的沸腾传热性能均显著改善,其中,TS3具有最大的传热系数和最高的临界热流密度,与TS1相比,其最大传热系数和临界热流密度分别提高了135%和97%。分析表明,TS3具有复杂三维堆叠微结构,疏水性微结构减小了气泡成核的活化能,增加了核化密度,是传热系数提高的主要因素,同时,三维堆叠微结构增加了受热表面的毛细吸液再润湿能力,是临界热流密度提高的主要机理。

超声波对池沸腾换热的影响

本实验针对池沸腾传热,以去离子水为工质,在不同过冷度、超声功率和辐射距离条件下,研究了超声波对池沸腾换热的影响,揭示了池沸腾系统中声空化和声流效应的作用机理;在旺盛沸腾区,由于沸腾系统本身汽泡核化所产生的气液界面削弱了到达加热面的超声能量,使得声空化效应减弱;同时,核化汽泡的生长和脱离所引起的对流效应远大于超声波声流引起的宏观对流效应,使得超声波在旺盛沸腾区的强化传热作用并不显著。

基于再热的两级闪蒸地热发电系统优化

为提高汽轮机的排汽干度，针对肯尼亚奥卡瑞地区某固定冷热源参数的地热资源，提出分别采用高压汽水分离器所分离蒸汽及分离热水作为再热源的两级闪蒸系统，以两级汽轮机的总输出功为目标函数，排汽干度高于0．88为约束条件，对再热蒸汽的抽汽比、二级闪蒸压强和再热器的效能等参数进行优化计算。结果表明，与常规的两级闪蒸扩容系统相比，采用分离蒸汽和高温热水进行再热后，机组的最大输出功可分别提高22．16％和24．18％，为高效地热电站的系统设计提供新思路。

非均匀润湿性表面的气泡动力学特性

为探究不同润湿性表面气泡动力学特性,本文采用FLUENT软件中VOF模型对四种不同的微结构下气泡的成长、脱离进行了数值模拟,分析了气泡脱离频率、生长速度、体积、气泡最高点等,获得了不同接触角匹配特性及微结构对气泡动力学特性的影响规律。数据分析表明,对于具有微结构的非均匀润湿表面,凹穴出口外部的表面润湿特性对气泡脱离起主导作用,凹穴结构本身的几何结构和润湿性对气泡脱离的影响相对较弱。

颗粒形貌及表面润湿性对毛细芯及环路热管性能的影响

利用粒径63.5μm的球形铜粉和66.0μm的枝状铜粉烧结了两种不同结构的环路热管(Loop heat pipe,LHP)毛细芯,并采用H2O2化学氧化方法对毛细芯进行了润湿性改进处理,试验分析了颗粒形貌和润湿性对毛细芯的吸液性能以及LHP换热性能的影响规律。结果表明,与球形颗粒毛细芯相比,工质在枝状颗粒毛细芯内具有较快的爬升速率。对于改性前的亲水毛细芯,蒸馏水在枝状颗粒毛细芯内爬升18.0cm所用时间降低了约85.0s,且枝状颗粒毛细芯的总吸液质量较大,为球形颗粒毛细芯吸液量的2.0倍。毛细芯经H2O2氧化后表层生长出纳米级的片状结构,增强了毛细芯的亲水性,吸液性能得以提高。热性能试验结果显示,与球形颗粒毛细芯LHP相比,枝状颗粒毛细芯LHP的运行温度较低。在加热功率为280W时,运行温度降低了7.6℃。