喷雾冷却

摘要： 在喷雾冷却过程的核态沸腾区,液滴与液膜及液膜内气泡的撞击对过程传热有重要影响。本文建立以水为冷却工质的单液滴撞击带气泡液膜的二维数值模型,模拟研究过程现象和传热规律。结果表明,We为6.94、量纲为1的液膜厚度为0.5(对应液滴速度0.5m/s、液膜厚度1mm)时,撞击过程中液膜扰动不显著、运动形态近似波纹;当We增大到111.11(对应液滴速度2m/s)时,撞击过程中液滴与液膜接合处的表压达到6000Pa,成为颈部射流现象的推动力,并逐步发展形成冠状水花;撞击过程中气泡的存在会阻碍液滴与加热表面的直接接触,但随着气泡的破裂,液滴与加热表面直接接触换热,使撞击点附近表面传热系数远大于其他区域,提高了传热能力,且液膜厚度越小、液滴速度越大,表面传热系数峰值越高。研究结果可为喷雾冷却系统的进一步研究提供理论依据。

摘要： 超声由于空化和声流机制可起到强化换热效果,为研究其在高热流下对喷雾冷却传热特性的影响,设计并搭建了以H_(2)O为工质的浸液式喷雾冷却实验平台,在无沸腾区范围内考察了不同喷雾高度、压力和热通量下超声场对喷雾冷却换热性能的影响。研究表明:超声浸液喷雾冷却的换热效果要优于浸液式喷雾冷却,在高热通量152 W/cm^(2)情况下更加明显;强化换热效果会随着喷雾压力的升高而减小,在最佳喷雾高度10 mm和喷雾压力0.1 MPa条件下,浸液超声式喷雾冷却相比浸液式换热效果最高提升14.4%;超声对换热的改善作用随着喷雾高度增加而提升,喷雾高度18 mm时最高强化比29.1%。

摘要： 通过搭建液氮喷雾冷却实验台,研究了TG6.5型实心锥喷嘴的喷雾冷却特性,分析了临界点附近的过热度和热流密度以及过热度和换热系数的关系,讨论了喷雾面积和喷雾流量对换热效果的影响。结果表明:在换热过程中,随着热流密度的增加,过热度变化可以分为缓慢增加、明显增加和急剧增加3个阶段,并且区间的分布和换热面积的大小关系密切。受核态沸腾过程中气泡的影响,出现最大换热系数时的过热度要小于达到临界热流密度时的过热度。增加喷雾流量能显著提高换热效果;增大热沉面积会降低单位面积内液滴颗粒冲击的频次和强度,换热效果下降。

摘要： 建立了燃气轮机进气喷雾冷却条件下燃烧室的一维层流预混燃烧模型,研究了在不同化学当量比、温度和压力下H_(2)O体积分数对火焰传播速度、火焰温度、燃烧产物分布的影响.研究结果表明:火焰传播速度随H_(2)O体积分数升高而近似线性减小,采用进气雾化冷却技术时,可适当提高燃烧室中扩散燃烧所占比例,以此来稳定燃烧工况;火焰温度随混合气中H_(2)O体积分数升高而急剧降低,燃烧尾气排放中NO_(x)体积分数降低;CH_(4)燃烧过程中H_(2)O降低了O,H,OH自由基的体积分数,高H_(2)O体积分数下基元反应R38对促进CH_(4)燃烧的作用效果减弱,火焰传播速度降低.

摘要： 低活化铁素体/马氏体(reduced activation ferritic/martensitic,RAFM)钢搅拌摩擦焊(friction stir welding,FSW)接头中的高温δ铁素体是影响其冲击韧性的主要因素.通过喷雾冷却,降低焊接峰值温度并对接头进行快速降温,从而达到抑制δ铁素体生成的目的.采用Fluent流体软件对RAFM钢FSW在不同喷雾冷却工况下的温度场进行模拟研究,综合模拟结果进行试验验证.结果表明,液氮辅助FSW(FSW+LN)可有效降低焊接接头的峰值温度并加速焊后的降温速率.FSW+LN焊接接头冲击韧性由常规FSW接头的冲击吸收能量23 J提升至33 J,达到与母材等韧匹配,硬度变化趋势与常规FSW接头基本一致,焊接接头硬度远高于母材.

摘要： 随喷雾流量及过热度增加,热流密度增大,但热表面中心干涸区变大、液膜覆盖区减小,表面利用率降低,传热性能有提升空间.基于此,通过改变单喷嘴高度、设计微孔阵列喷嘴两种途径,探讨热表面液膜均匀性和喷雾冲击强度对传热的影响规律.结果表明:单喷嘴高度存在最佳值(4 mm),此时热表面无干涸区,喷雾冷却沸腾传热性能最强;与喷嘴高度6 mm相比,在喷雾流量为50 mL/min、过热度为20 K时,热流密度提高了13％;微孔阵列喷嘴形成的液膜分布更均匀,使得表面温度也较均匀,当过热度大于10 K,微孔阵列喷雾传热性能更优,比上述工况下单喷嘴的热流密度提高16％.强烈冲击的均匀薄液膜是决定喷雾冷却沸腾传热的关键,为进一步强化喷雾冷却沸腾传热提供了可行的方向.

摘要： 基于喷雾冷却时液滴撞击壁面现象,本文采用CLSVOF(coupled level set and volume of fluid)方法对不同工况下单液滴撞壁过程进行数值模拟,获得了单液滴撞击热壁面动态特性;分析了初始速度、液滴直径等初始参数对液滴撞壁后的动态铺展规律以及壁面换热特性的影响规律,获得了上述参数变化时液滴铺展系数和热流密度的变化趋势;探讨了场协同效应、液滴内部气泡以及三线接触点对壁面换热的影响.碰壁现象的研究对于大型制冷机组室外机散热、高热流电子器件散热等领域优化与控制喷雾有重要意义.

摘要： 以经典流体力学中的自由射流湍流理论和提出的描述喷雾流体的流动情况为基础,从理论分析和数值模拟两个方面,研究了喷雾冷却的过程,并分别进行了液滴冲击物理模型和喷嘴射流模型的模拟,对高温壁面以及空气的降温有着非常重要的意义,以达到强化传热的目的.

摘要： 喷雾冷却是一种高效的热控技术,为了探索形成完善的喷雾冷却技术设计流程,文章开展了喷雾冷却传热过程的建模研究.针对喷雾冷却传热过程的模拟计算,基于喷雾冷却相变传热的4个传热机制液膜对流传热、池沸腾传热、二次气泡沸腾传热、二次气泡高频化机制,利用Monte Carlo方法描述了不同粒径与速率分布的液滴撞击液膜并生成二次气泡的过程,通过液态介质中气泡生长速率的解析计算模型考虑了气泡的生长过程,并结合模化气泡与气泡之间、液滴与气泡之间、气泡与液膜之间的干涉行为描述了气泡的演化过程,通过综合液膜单相对流与气泡相变传热,发展了喷雾冷却相变传热模拟计算方法.基于喷雾冷却实验台开展了稳态喷雾冷却实验,实验校核结果表明,计算方法能够较好地模拟喷雾冷却相变传热性能.另外还分析了影响本方法计算精度的两类因素.

摘要： 本文搭建了以R134a为工质的闭式喷雾冷却系统实验台,通过实验分析了稳态下制冷剂流量、过冷度和充注量对传热性能的作用规律,其中制冷剂流量范围为0.20～0.25 L/min、过冷度范围为5～8°C、充注量范围为0.95～1.25 kg.研究表明:在制冷剂流量为0.184 L/min、充注量为0.95 kg条件下,实验获得最大热流密度为105.25 W/cm2、最大表面传热系数为2.54W/cm2·°C).低热流密度(45.93～72.55 W/cm2)条件下,随着制冷剂流量、过冷度和充注量的增大,表面传热系数总体呈上升趋势;高热流密度(84.02～105.25 W/cm2)条件下,随着流量的增大,表面传热系数逐渐增大,而随着过冷度及充注量的增大,表面传热系数先增大再趋于稳定.雅各布数随着制冷剂充注量的增大逐渐减小,这对高热流密度下表面传热系数的提升不利,存在一个最佳充注量使得闭式喷雾冷却系统传热性能最佳.

摘要： 本文提出了基于微量纳米流体喷雾冷却的方法，来解决难加工金属材料磨削加工中的润滑、冷却问题，并开展微量纳米流体喷雾冷却的传热机理、换热效果和磨削性能研究。质量分数为0.5%的氧化铝纳米流体，当振荡时间为0.5h，分散剂SDBS浓度为0.5%，分散体系PH为7时，纳米流体的颗粒分散均匀，分散稳定性较好。在基液中加入纳米颗粒以后，使得摩擦对相互隔离，原来的干摩擦或者边界摩擦转变为液体摩擦或混合摩擦，有效地减轻了摩擦对的直接接触，从而提升了抗摩擦磨损性能。与纯水MQL磨削相比，微量纳米流体喷雾冷却磨削时雾粒的直径达到微米级，显著增加了换热面积，且纳米颗粒介于磨粒/工件和磨粒/磨屑的接触面之间，起到“滚动轴承”的效果，因此磨削力、磨削力比、磨削温度和已磨表面粗糙度均有所下降，表面形貌和表面损伤均有所减轻。

摘要： 喷雾冷却是解决电子元器件等高热流密度散热问题的关键技术.本文综述了在纯工质中添加纳米颗粒、表面活性剂、可溶性盐和气体以及醇类等添加剂对喷雾冷却换热性能的影响,介绍了不同类型添加剂影响换热的机理,指出了未来对添加剂研究的主要方向以及含有添加剂的喷雾冷却在电子元器件领域的应用前景.

摘要： 本文针对高压喷雾淬火过程搭建了可视化实验平台,实验中将金属镍圆盘一侧均匀涂抹高发射率涂层,高温金属圆盘在高压喷雾冷却过程中,通过红外热像仪记录温度变化过程,并利用微分能量方程计算热量传热过程.实验中通过改变喷嘴到圆盘的距离来研究喷射密度对最大热流量,莱顿弗罗斯特温度和DNB温度的影响.而喷射压力从1.5bar变化到7.5bar,来讨论不同喷射压力对热流量,莱顿弗罗斯特温度和DNB温度的影响.实验结果显示喷射压力对喷雾冷却的影响不像喷射密度那么明显.

摘要： 本文实验研究了纳米结构表面喷雾冷却的换热.纳米结构为使用热溶液法生长的氧化锌纳米线,并且通过合理的调控手段得到了不同高度的纳米线阵列.接触角的实验与分析发现,纳米线表面的接触角远小于无结构表面,且纳米线高度越高,接触角越小.喷雾冷却实验结果表明,纳米线表面能够强化喷雾冷却换热,提高表面换热的临界热流密度.

摘要： 本文实验研究了镜面抛光铜表面、高度为160nm的铜基镍纳米锥表面及高度为330nm的铜基镍纳米锥表面的喷雾冷却换热特性.接触角的实验与分析发现,纳米锥表面的接触角远小于抛光铜表面,且纳米锥高度越高,接触角越小.三组表面在喷雾冷却单相换热区换热性能相近,抛光铜表面换热性能略优.纳米锥表面在喷雾冷却两相换热区展现出更强的换热性能,且纳米锥高度越高,接触角越小,换热性能越好,CHF越高.

摘要： 本文采用铝箔片作为模拟热源,结合红外热成像技术,对喷雾冷却换热特性进行可视化研究.发现相对普通实心喷嘴,所喷射液滴轨迹具有切向力的旋转轨迹的喷嘴所得到的换热能力更强,但是在热沉表面上的温度梯度分布上,不能产生带有旋转切向力的液滴的喷嘴效果更好;并随着薄膜热源的输入功率的升高,其喷雾冷却的换热系数随之减少.当在质量流量及喷嘴压力较高条件下,这种趋势更为明显.

摘要： 本文实验研究了纯硅光滑表面、SiO2膜表面、纳米表面、微米表面和微纳米组合表面喷雾冷却的换热情况.结果表面,接触角越小,换热效果越好,纳米表面的换热效果优于SiO2膜表面、优于纯硅表面;在微结构上表面增加碳纳米管膜对于微结构尺寸小于液滴直径的表面更有效,25G×25S+4CNT微纳米组合表面的换热效果最好,其CHF比光滑表面增大约75.3％.

摘要： 喷雾冷却有望用于飞行器地面热环境模拟装置，获得其不同工况下的热流密度变化规律是对冷却过程进行控制的基础，而热流密度在实验中需要由被冷却脆性材料平板的表面温度测量值计算获得，即构成了导热反问题。本文对该问题进行了简化和建模，以有限差分法为基础，将粒子群算法用于求解具有幂级数形式表达式的热流密度，给出了一种将导热反问题转化为优化问题进行求解的方法。数值模拟的结果表明，该方法可以较准确地预测热流密度随时间的变化规律，在存在一定的温度测量误差的情况下也具有较高的精度，较为适用于大热流密度条件下的喷雾冷却过程。

摘要： 本文实验研究了微米结构表面（特征尺寸为25μm~200μm）和光滑表面喷雾冷却特性。结果表明，液膜覆盖区微结构表面与光滑表面的换热效果相差不大，薄膜区和部分蒸干区微米表面的换热效果优于光滑表面；微结构尺寸越大，面积增加倍率减小，换热效果下降；但当凹槽尺寸小于大多数液滴的尺寸时，大部分液滴不能完全进入凹槽内部，不能充分利用换热面积；对应于一种喷雾，存在最优微结构尺寸。

摘要： 通过搭建基于制冷循环的喷雾冷却实验台，实验研究了润滑油对喷雾冷却流动性能和换热性能的影响。冷却液中含油量的增加会使得冷却液流经喷嘴时的阻力增加，流量减小；随着含油量的增加，热源表面温度呈微小下降趋势，这一现象在热流密度越高时越明显，系统换热系数随含油量增加呈增大趋势，在含油量达到7.2%时，系统换热系数增加了3000W/m2K，表明润滑油的存在使得流动沸腾得到强化，有利于喷雾冷却换热能力的提高。

摘要： 本发明提供一种可改变喷雾角度的喷雾推进通风冷却塔，本设计可以实现利用喷雾和水的汽化吸热原理对工业设备进行散热，在整个散热过程中，吸热效果较好且不会使用大量的水资源，其包括外壳和固定连接于外壳内部的内胆，所述外壳上固定连接有出风管，外壳的内壁上固定连接有两个水箱，两个水箱的内部均滑动连接有活塞，两个水箱的底部均固定连接有底管，两个底管上均转动连接有转动套，两个转动套上固定连接有喷管，外壳的内壁上固定连接有电机，电机上固定连接有转轴，转轴上固定连接有扇叶。

摘要： 本发明为一种喷雾冷却装置（3），对加热后的被处理物（M）喷射冷却用喷雾以进行冷却，其中，该喷雾冷却装置采用具有第一喷嘴（35）和第二喷嘴（45）的结构，所述第一喷嘴喷射冷却用喷雾；所述第二喷嘴（45）喷射粒径比从第一喷嘴喷射的冷却用喷雾的粒径小的冷却用喷雾。

摘要： 本发明公开了一种光伏板喷雾冷却系统，包括依次连通的集水槽、水箱、水泵以及喷头；所述集水槽，其位于光伏板的下方，其用于收集从光伏板落下的水并将收集后的水输入所述水箱；所述水泵抽取所述水箱内的水并输出至所述喷头，所述喷头位于光伏板的背光面的一侧并与之存在间隙；所述喷头的喷嘴朝向光伏板的背光面并向其喷射雾状水。本发明还公开了一种光伏板喷雾冷却方法。本发明高效降温，喷雾嘴每秒能产生大量雾滴，附着在表面上，吸热迅速蒸发，形成水蒸汽，带走表面的余热量，降温效果极佳，跟传统的光伏板风冷液冷冷却方法比较冷却效果更好。

摘要： 一种应用辐射板和环路热管冷却喷雾介质的机载喷雾冷却系统，属于机载高热流密度设备冷却研究领域。本发明主要是利用高空的低温空气和整体环境作为对流和辐射的冷源，同时利用环路热管技术，将机载喷雾冷却系统内的热量顺利排出系统外，实现喷雾介质的循环使用。主要由喷雾介质储存箱(1)、储存箱出水阀(2)、第一液体泵(3)、截止阀(4)、喷嘴(5)、喷雾室(6)、喷雾表面(7)、第二液体泵(8)、环路热管蒸发段(9)、环路热管冷凝段(10)、冷空气通道(11)、冷空气截止阀(12)、气泵(13)、冷凝段辐射膜板(14)、冷空气通道出口(15)等组成。本发明具有充分利用高空天然冷源、介质循环利用等多个优点。

摘要： 一种低温复合喷雾冷却系统，包括涡流管喷嘴、润滑油供给装置、水供给装置和空气供给装置，润滑油供给装置与涡流管喷嘴连接，润滑油供给装置用于为涡流管喷嘴提供润滑油；水供给装置与涡流管喷嘴连接，水供给装置用于为涡流管喷嘴提供水；空气供给装置与涡流管喷嘴连接，空气供给装置用于为涡流管喷嘴提供压缩空气，使涡流管喷嘴输出低温气体、油雾和水雾。本发明的低温复合喷雾冷却系统能解决难加工材料加工时生产效率低，刀具磨损过快等问题，同时提高了加工效率、刀具寿命。本发明还涉及一种低温复合喷雾冷却方法。

摘要： 一种使用相变材料冷却喷雾介质和使用微通道换热器防止失效的机载喷雾冷却系统，属于机载设备冷却领域。本发明可解决机载激光武器和大功率电子设备高热流密度表面的持续散热问题。主要部件包括冷却介质储罐、循环泵、相变材料储罐、过滤器、喷雾室、第一喷嘴、第二喷嘴、微通道换热器、待冷却表面、发动机引气端口、涡流管制冷箱以及机翼防冰端口。本发明使用多根涡流管组合建立制冷箱，引入外界空气通过涡流管为相变材料提供冷源，以相变材料冷却喷雾介质，为防止喷雾冷却失效而应用微通道换热器覆盖冷却表面，系统运行安全，具有良好的可持续性，满足机载复杂环境下的冷却需求。

摘要： 本发明为一种喷雾冷却装置（3），对加热后的被处理物（M）喷射冷却用喷雾以进行冷却，其中，该喷雾冷却装置采用具有第一喷嘴（35）和第二喷嘴（45）的结构，所述第一喷嘴喷射冷却用喷雾；所述第二喷嘴（45）喷射粒径比从第一喷嘴喷射的冷却用喷雾的粒径小的冷却用喷雾。

摘要： 本发明为一种喷雾冷却装置（3），对加热后的被处理物（M）喷射冷却用喷雾以进行冷却，其中，该喷雾冷却装置采用具有第一喷嘴（35）和第二喷嘴（45）的结构，所述第一喷嘴喷射冷却用喷雾；所述第二喷嘴（45）喷射粒径比从第一喷嘴喷射的冷却用喷雾的粒径小的冷却用喷雾。

摘要： 一种应用辐射板和环路热管冷却喷雾介质的机载喷雾冷却系统，属于机载高热流密度设备冷却研究领域。本实用新型主要是利用高空的低温空气和整体环境作为对流和辐射的冷源，同时利用环路热管技术，将机载喷雾冷却系统内的热量顺利排出系统外，实现喷雾介质的循环使用。主要由喷雾介质储存箱(1)、储存箱出水阀(2)、第一液体泵(3)、截止阀(4)、喷嘴(5)、喷雾室(6)、喷雾表面(7)、第二液体泵(8)、环路热管蒸发段(9)、环路热管冷凝段(10)、冷空气通道(11)、冷空气截止阀(12)、气泵(13)、冷凝段辐射膜板(14)、冷空气通道出口(15)等组成。本实用新型具有充分利用高空天然冷源、介质循环利用等多个优点。

摘要： 一种使用相变材料冷却喷雾介质和使用微通道换热器防止失效的机载喷雾冷却系统，属于机载设备冷却领域。本专利可解决机载激光武器和大功率电子设备高热流密度表面的持续散热问题。主要部件包括冷却介质储罐、循环泵、相变材料储罐、过滤器、喷雾室、第一喷嘴、第二喷嘴、微通道换热器、待冷却表面、发动机引气端口、涡流管制冷箱以及机翼防冰端口。本专利使用多根涡流管组合建立制冷箱，引入外界空气通过涡流管为相变材料提供冷源，以相变材料冷却喷雾介质，为防止喷雾冷却失效而应用微通道换热器覆盖冷却表面，系统运行安全，具有良好的可持续性，满足机载复杂环境下的冷却需求。