超临界压力下竖直圆管内正癸烷对流换热不稳定性实验

以超临界压力正癸烷为工质,在内径2mm的竖直圆管内进行了不同工况条件下的流动与换热不稳定性实验研究。实验发现两种原理的不稳定性现象。转捩型是由于流动状态由层流向湍流转变引起,多为随机的小幅震荡,约在Re=5000左右出现;物性型由准临界温度附近剧烈变化物性所致,具有较大振幅和固定周期,约8~15s。增强系统稳定性的方法主要包括提高进口流体温度、升高压力或者采用向下流动方式。实验还发现在振荡区间内存在稳定区间现象。

细圆管内超临界二氧化碳对流换热的实验研究

本文对超临界压力二氧化碳在内径为1mm的竖直细圆管中的对流换热进行了实验研究.分析了流体的热流密度、进口温度、质量流量以及流动方向对超临界压力二氧化碳对流换热的影响.实验研究发现,热流密度、进口温度、质量流量以及浮升力对细圆管内对流换热的影响很大,对流换热系数在准临界温度附近存在峰值.在加热的前半段向上流动的对流换热强于向下流动,在加热的后半段则相反。随着热流密度与质量流量比值的不断增加,向上流动与向下流动对流换热强弱转换的交点不断向流体进口方向推移,并且向上流动的壁面温度出现峰值,发生换热恶化,而向下流动则没有出现换热恶化。

超临界CO2在垂直圆管内对流换热实验研究

本文对超临界压力CO2在垂直圆管(Din=2 mm)内在高进口雷诺数和低进口雷诺数条件下的对流换热进行了实验研究,以研究变物性、浮升力和热加速对流动和换热的影响.实验结果发现,在低进口雷诺数情况下,向上流动中管子入口处出现了局部壁面温度下降,而在向下流动中未观察到此类现象;在高进口雷诺数情况下,向上流动中壁面温度发生了异常分布,这主要是因为向上流动中浮升力使得湍流发生了层流化现象,而在向下流动中未观察到此类现象.

流体在微多孔介质内对流换热实验研究

本文对空气流过烧结微多孔介质内部对流换热进行了实验研究,分析了不同颗粒直径下对流换热努谢尔特数随流量的变化。结果表明;当颗粒直径为200～40μm时,实验得到的对流换热努谢尔特数与已有研究结果符合很好;当颗粒直径为20μm和10μm时,实验结果略小于已有研究结果,说明空气在微多孔介质中的对流换热需要考虑微尺度效应的影响。同时,根据实验结果给出了微多孔介质内对流换热努谢尔特数与雷诺数的经验关联式,并提出了考虑努森数的修正关联式。

钝体头锥发汗冷却对流换热实验研究

本文进行了钝体头锥发汗冷却的实验研究,揭示了注入率,主流温度以及主流Re数对发汗冷却壁温及冷却效率的影响规律。结果表明:发汗冷却对于绕流钝体这种主流为曲面外流的情况依然能以较低的注入率对壁面进行有效的热防护。头锥驻点壁温较高,发汗冷却效率较低;从驻点至下游段壁温不断降低;冷却效率随主流Re数增加而降低。在接近下游处由于尾迹流与钝体底部的换热导致壁温有所增加。

太阳能辅助CO2热泵与制冷系统实验研究

本文设计了一种太阳能辅助空气源跨临界二氧化碳热泵空调热水系统,包括太阳能集热系统、二氧化碳热泵系统以及室内室外换热系统;针对春夏秋冬不同天气条件,可采用制热、制冷、热水、制热+热水、制冷+热水五种运行模式,实现热水和空调两大功能.利用搭建的太阳能辅助空气源跨临界CO2热泵热水与空调系统实验台,进行了水-水热泵与制冷循环系统、空气-水热泵与制冷循环系统以及太阳能辅助的热泵循环系统实验研究。结果表明:气体冷却器出口温度越低,系统的性能系数越高;蒸发温度的升高同样也会提高系统的性能系数;在冬季夜间利用太阳能集热系统作为辅助热源可有效提高蒸发温度,同时延长蓄热水箱使用时间,满足整个夜间供热需求.

微细多孔介质中对流换热实验研究

本文对空气流过烧结微细多孔介质内部的对流换热进行了实验研究。实验段为烧结多孔介质,颗粒的平均直径为0．2 mm。通过“单吹法”的实验方法进行瞬态实验,并用两种不同的数据处理方法得到了多孔介质内部对流换热系数。数据处理方法1利用局部非热平衡能量方程,结合实验数据,数值求得了多孔介质内部对流换热系数。方法2利用实验数据直接求得内部对流换热系数。研究表明:用数据处理方法1得到的多孔介质内部对流换热系与用方法2得到的结果相差在10％以内,与已有结果基本吻合。

纳米多孔氩薄膜热导率的分子动力学模拟

利用经典的Lennard-Jones势能模型,采用分子动力学模拟方法研究纳米多孔氩薄膜热导率.结果表明,纳米多孔氩薄膜热导率明显小于同温度下纯纳米氩薄膜热导率,并且孔隙率越大热导率减小越多.借助基于并联方法的有效热导率模型,对纳米多孔氩薄膜的热导率随孔隙率的变化进行解释.模拟结果还发现,薄膜内的多孔分布对薄膜的热导率有影响.

超临界CO_2在烧结多孔圆管中换热的实验研究

本文对超临界压力二氧化碳在烧结多孔介质的竖直圆管中的对流换热进行了实验研究。分析了入口温度超过准临界温度、颗粒直径为0．2-0．28 mm的多孔圆管中,压力、流量、热流密度以及流动方向对超临界二氧化碳对流换热的影响。结果表明,准临界点附近剧烈变物性的影响使得超临界二氧化碳在多孔结构中的对流换热非常复杂。对流换热随着温度远离准临界温度和热流密度的增加不断减弱;流量对对流换热的影响比较复杂。在准临界温度附近,浮升力对换热有一定的影响。

光伏／光热(PVT)系统概况与评价

简要介绍了当前PVT系统的主要类型及其研究概况,分析了不同的PVT系统能源效率评价方法,并比较了PVT系统、PV系统和太阳集热器系统的经济性。通过案例分析,指出了影响PVT系统经济性的重要因素。

竖直圆管中超临界压力CO2在低Re数下对流换热研究

本文对超临界压力CO_2自下而上流过内径为2mm的加热圆管,在低进口Re(Re_(in)≈1700)条件下的对流换热进行了数值模拟,并与实验结果进行了比较。结果表明,在进口雷诺数较低(Re_(in)≈1700)而热流密度较高时,由于密度变化导致浮升力对流动产生扰动,流动从层流提前转变为湍流,换热大大增强并导致壁面温度的异常分布。使用LB湍流模型可以较好地模拟此时流动从层流向湍流的过渡现象,而采用层流与湍流相结合的分区计算方法的结果与实验测量值吻合得更好。由于浮升力的影响,径向速度呈M型分布,速度最大值在靠近壁面某处;当热流密度很大时,在管子中心区会出现回流。

温度场内可吸入颗粒物运动特性的实验研究

对温度场内可吸入颗粒物的运动特性进行了实验研究,使用PDA测量了场内可吸入颗粒物的速度和浓度分布等参数,研究了实验段入口速度和温度等操作参数对温度场内颗粒相运动特性的影响．结果表明,在近冷壁区边界层内,PM_(2．5)的轴向速度和脉动速度变化很大,颗粒因热泳力及扩散作用会向冷壁面运动并产生沉积．在实验研究的基础上,提出了计算温度场内PM_(2．5)沉积效率的经验公式。

自然循环蒸汽发生器倒U型管内单相水流动及传热特性分析

本文以模拟压水反应堆一回路系统在自然循环条件下运行时的蒸汽发生器为对象,提出了分析蒸汽发生器并联倒U型管内单相水的流动及传热流特性的数学模型及相应的数值计算方法,计算结果表明,在一定的回路系统自然循环流动条件下,并联倒U型管内会同时发生正流和倒流。并发现,蒸汽发生器倒U型管内的倒流对一回路系统的自然循环流量有重要影响。

采用共轭梯度法的管内壁温度导热反问题求解

建立了采用共轭梯度法的非稳态二维导热反问题数学模型,并利用FORTRAN语言编写了程序进行计算求解,由同心圆管外壁温度随时间的变化得到管内壁温度随时间的变化。计算结果表明,计算值与准实验值吻合,共轭梯度法能够准确地计算得到管内壁不同位置温度随时间的变化。

纳米通道内液体流动的分子动力学研究

本文采用分子动力学方法模拟液体在定截面及变截面纳米通道内的三维Poiseuille流动,研究液体浸润性及通道截面变化对纳米通道内液体流动的影响。研究结果表明:液体对壁面不湿润时,壁面处有速度滑移存在,并且随接触角的增大而增大,液体对壁面湿润则不存在速度滑移;同时,摩擦阻力系数随接触角的减小而增大。通道截面形状的变化对流场的影响随着远离变截面位置而迅速减弱,对流体通道平直处的流体速度相对值分布影响不大,对摩擦阻力系数影响较大。

泡沫金属与板翅结构强化换热研究

本文对空气流过镍、铜材料泡沫金属结构和2种板翅结构的对流换热进行了实验研究。结果表明:在本文实验参数范围内,与空槽道相比,两种板翅结构分别使空气的对流换热系数增加了3～5倍和7～9倍;相同的实验条件下镍、铜材料的泡沫金属结构分别使空气的对流换热系数增加了9～11倍和10～12倍;与相近孔隙率的板翅结构相比,泡沫金属结构的流动阻力更大些。本文还对泡沫金属与板翅结构内的对流换热进行了数值模拟,得到较好的模拟结果。

内燃机余热有机朗肯循环工质筛选研究

汽车发动机余热资源品位高、回收潜力大,适合使用有机朗肯循环(Organic Rankine Cycle,ORC)进行回收利用。本文中针对内燃机余热有机朗肯循环的特点提出工质筛选条件,并根据实际系统的性能和成本分析,提出以总净功量、热效率和膨胀机的膨胀比与尺寸参数等为评价指标的系统评价方法,对筛选出的备选工质进行评价。结果表明,工质的表现主要与临界温度和分子复杂度有关,ORC系统的性能与工质的临界温度呈正相关,系统成本则与工质的分子复杂度呈正相关。因此,临界温度较高而分子复杂度偏低的工质R1233zd(E)是7种备选工质中的最佳选择。

发汗冷却过程中多孔壁面内的局部非热平衡分析

本文采用局部非热平衡模型对发汗冷却过程中多孔壁面内的换热和流动进行了数值模拟,分析了影响多孔介质内固体骨架与流体的温度及温差分布的因素,研究了这些因素对发汗冷却过程的影响规律．计算结果表明：增大固体骨架的导热系数、增大冷却剂流速或者加强冷端换热有利于提高发汗冷却效率．

基于局部非热平衡模型的发汗冷却过程的数值模拟

本文对水平槽道内发汗冷却建立了包括主流区、多孔壁面区和致密壁面区在内的完整的物理模型和数学描述, 对耦合传热过程开展了数值模拟,对平板发汗冷却的机理进行了深入的研究。研究表明:发汗冷却减小了壁面处的速度梯度,使下壁面边界层明显增厚;随着冷却流体的注入,壁面处的湍流应力明显增大;湍流应力的最大值向没有发汗冷却的壁面一侧偏移,并且增加了最大湍流应力;边界层的增厚使得发汗冷却区域壁面摩擦阻力系数降低。随着冷却剂流量的增大,壁面温度也随之下降;数值模拟结果与实验结果较好地吻合。

冷却条件下管内超临界压力CO2对流换热研究

本文用数值计算和实验测量结合的实验方法对冷却条件下超临界压力二氧化碳在细圆管内(D_(in)=2 mm)的局部对流换热进行了实验研究。结果表明,冷却条件下超临界二氧化碳局部对流换热系数在流体温度略高于准临界温度时达到峰值.本文还对该过程进行了数值模拟,比较了不同湍流模型的计算结果,根据数值模拟提供的信息分析了影响冷却条件下超临界压力二氧化碳换热的主要因素和物性变化对换热的影响。