花岗岩平滑裂隙内超临界CO_2对流换热实验研究

本文对超临界CO_2在高度为0.2 mm的花岗岩平滑裂隙内的对流换热开展了实验研究,分析了岩心裂隙壁面温度、裂隙进出口流体温度、CO_2从岩心吸收的净热量随时间的变化规律,并采用一定的数据处理方法得到花岗岩平滑裂隙充分发展段对流换热的努塞尔数。实验结果表明:CO_2质量流量越大,裂隙壁面温度下降越快,流动方向上壁面温度相差越大,出口流体温度下降越快,能够从裂隙岩心带走的热量越多。超临界CO_2通过高温花岗岩裂隙内层流充分发展段的Nu数基本上为一常数。

超临界压力下RP-3在细圆管内对流换热实验研究

对超临界压力下RP-3在竖直细圆管内对流换热进行了实验研究。分析了变物性,浮升力、热加速等对流动换热的影响,并对已有关联式进行了修正。结果表明:在入口雷诺数4500的实验中,流动换热主要受变物性的影响,浮升力和热加速对流动换热的影响可忽略;在入口雷诺数为2500的实验中,在向上流动和高热流密度时,浮升力引起传热恶化,换热系数明显降低。

细蛇形管内超临界压力CO_2层流对流换热数值研究

本文对超临界压力CO2在微细蛇形管内层流对流换热开展了数值模拟研究。研究的蛇形管内径0.5 mm,弯曲半径2 mm,入口雷诺数200500,压力9 MPa。分析了变物性、浮升力和离心力的影响,对特征截面温度与速度分布进行了详细分析。结果表明:向上流动时,截面温度和速度呈对称分布,水平流动时,对称性消失;截面上两对涡的分布在向上和水平流动时呈现不同特性,换热强化和减弱区域不同。

烧结/堆积床多孔介质流动沸腾换热实验研究

本文实验对比研究了0.3 mm、0.5mm、0.7 mm三种粒径的铜颗粒烧结与堆积床多孔介质中的流动沸腾换热,主要研究了入口流速、热流密度、加热方位及粒径对流动沸腾换热的影响,以及多孔介质中的沸腾滞后。实验结果表明:大入口流速、低热流密度、下方加热以及小粒径时加热壁面的过热度较低,即有利于沸腾换热;本实验所用烧结多孔介质壁面过热度高于堆积床多孔介质,其原因是内部含有闭孔。

表面润湿性对核态池沸腾影响的实验研究

本文采用化学刻蚀、修饰的方法制备了超亲水、亲水、疏水和超疏水四种不同滤润湿性的表面,以去离子水为工质在常压下对表面核态池沸腾进行可视化实验研究,分析了表面滤润湿性对沸腾换热和对气泡产生、生长、脱离的影响。结果表明:不同过热度,表面润湿性对换热系数的影响不同;疏水表面上气泡经竖直拉伸生长过程而长大,并经过短暂的颈缩过程使气泡分为两部分,上部气泡脱离而下部气泡残留在基底上直接进入下一个气泡生长阶段。

压缩和开通道对泡沫金属沸腾传热性能影响研究

本文研究了常温常压下压缩和开通道对泡沫金属池沸腾传热特性的影响,工质为制冷剂R141b,泡沫金属材质为铜,孔隙率为98%,孔密度为110 PPI。研究结果表明,压缩泡沫金属的传热强化程度随着压缩倍数增大先增加后减小,压缩倍数为4时,压缩泡沫金属的强化传热效果最佳。相比未开通道的泡沫金属,开通道泡沫金属缓解了气泡逸出阻力,强化了沸腾传热。在本文条件下,压缩和开通道两种方式相结合,可获得最优的沸腾传热性能。

疏水表面的融霜排液特性研究

本文利用化学刻蚀和硅氟烷修饰的方法制备了具有微纳二级结构的铝基疏水表面,实验研究了自然对流条件下疏水表面的融霜排液特性,观察了疏水表面上融霜过程,并分析了表面特性和结霜时间对融霜排液的影响。结果表明:水平放置的疏水表面融霜过程可分为霜晶融化、液膜形成与合并、液膜运动与收缩三个阶段;结霜工况与结霜时间相同时,竖直放置的裸铝表面、114°和145°疏水表面中,145°疏水表面融霜后的残留液量最少;结霜工况与表面特性相同时,结霜时间越长,融霜排液后的残留液量越小。

微观结构尺度对液滴润湿状态的影响

在分析表面微观特征对液滴润湿状态的影响时,尺度效应是无法绕过的前提条件和分析基础。本文以矩形微结构表面液滴为研究对象,通过数值模拟,得到了给定微结构表面液滴在不同液滴半径与矩形微结构宽度比例下的润湿状态。此外,本文还模拟得到了液滴完全浸润矩形微结构的临界接触角及其相对于微结构尺寸的变化规律。结果表明,液滴半径与微结构宽度比越小,液滴下气液界面开始浸润微结构时的临界接触角越大,无重力条件下表面液滴下气液界面的稳定性越差。若重力不可忽略,则液滴半径与微结构宽度比越大,重力的影响越大,表面液滴下气液界面的稳定性越差。

超疏水表面冷凝液滴行为与生长机制

本文制备了具有微-纳二级结构的超疏水表面,并在湿空气自然对流条件下进行了水平表面冷凝实验。实验结果表明,冷凝液滴行为可分为液滴合并、液滴弹跳和液滴扫掠三类。其中液滴弹跳与液滴扫掠行为均是由液滴合并触发的自推进液滴行为。液滴扫掠与液滴弹跳的区别是,目标液滴未能跳离表面,而是沿表面运动,并吞并沿途的液滴,留下狭长的运动轨迹,且轨迹尽头停留一个大液滴。本文亦通过统计方法,获得了超疏水表面上冷凝液滴的粒径分布、平均直径、表面覆盖率等,研究了液滴种群和单个液滴的生长机制。