沸腾换热

摘要： 采用五轴联动数控加工制备了具有微沟槽结构表面的铜基样品,利用池沸腾实验研究了微沟槽结构对沸腾传热和气泡产生、长大、脱离的影响。结果表明,具有微沟槽结构表面的样品沸腾换热性能明显优于具有光滑表面的样品;随着样品沟槽宽度的减小,临界热通量及换热系数均不断增大,换热性能明显提升。

摘要： 制冷设备对换热器紧凑化和小型化的需求促使人们开发新型的强化传热技术,而管内扭带插入件是一种廉价且易于制造的被动强化传热技术,在制冷系统蒸发器中具备良好的应用潜力。扭带插入两相沸腾换热的管中能够增大表面传热系数,但同时也增大了管内压降。分析发现,通常情况下,质量流量、干度的变化与表面传热系数和压降的变化呈正相关,而管径、扭率、饱和温度的变化与表面传热系数和压降的变化呈负相关。沸腾换热过程复杂、评价指标选取不一、实验工况数量有限等因素是导致各学者总结的扭带插入的最佳条件不一致的主要原因。本文收集了各作者预测的内插扭带管内沸腾换热的表面传热系数和压降的关联式,认为管内扭带插入件还需要进一步明确最佳使用条件,并需要结合蒸发器整机或变频压缩机加以研究。

摘要： 随着数据中心行业的不断发展,IT设备能耗、热通量均逐渐提高,配套的制冷设备能耗占比增大,因此高效节能冷却技术逐渐受到关注。本文对现有的两相冷却技术进行了归纳、分类,并在此基础上提出了一种分布式两相冷却方法。同时介绍了两相冷却技术所涉及的冷却液物性、强化换热方法和系统热力学评估3个层面的研究进展。目前,数据中心冷却液的物性研究主要针对液相,缺少气相物性;沸腾换热和冷凝换热主要是通过对气泡和液滴的形成与脱离过程进行强化,缺少针对冷却液强化换热方法的研究;两相冷却系统具有优越的热力学性能,但存在相变引起的压力变化问题。

摘要： 对AZ80铸态镁合金进行了喷水冷却试验研究,采用逆向法准确地求解了AZ80镁合金二冷区的换热系数和热流密度,并分析了初始温度对热流密度的影响。结果表明,冲击点处和自由下落区的热流密度均随着表面温度的增加呈先增加后降低的趋势,且冲击点处的热流密度远高于自由下落区。初始温度对沸腾换热的影响很大,尤其是临界热流密度随着初始温度的增加而有规律的增加,其中自由下落区的临界热流密度呈二次函数形式随初始温度的增加而增加,经数学拟合,得出了经验公式。

摘要： 影响脉冲磁体重频运行能力的关键因素是磁体的冷却速度。提出了一种脉冲磁体快速冷却方法:在磁体导体内开微小通道,在通道内注入液氮,通过增大导体与液氮之间的直接接触面积(换热面积)、液氮单相流动换热、液氮流动沸腾换热这三个途径来大幅提高导体的冷却速度,与此同时尽可能减小对脉冲磁体性能(磁场强度、脉宽和内直径)的影响。阐述了基于微通道内液氮流动、沸腾换热的脉冲磁体快速冷却方法的原理,开展了数值模拟和验证性试验,结果表明,对于25 T的20 mm口径脉冲磁体,采用快速冷却方法,30 s即可冷却至初始温度,为磁体仅浸泡在液氮中的冷却时间(600 s)的5%,冷却速度提高了19倍。

摘要： 随着科学技术的快速发展,微电子器件在不同领域得到越来越广泛的应用.对于高集成化和高频化的微电子器件,传统的冷却技术已很难满足高效散热的需求,因此对器件的可靠性与安全性带来严重的影响.近年来,研究者提出了多种无源换热过程强化技术,但是这些技术在不同程度上增加了流动阻力从而极大地限制了其应用潜力.超声波技术具有成本低、使用简便、操控灵活、穿透性强和无污染等特点,超声波与散热技术相结合实现有源换热过程强化已逐渐引起研究者的关注和重视.本文对超声波激励换热过程强化的研究进展进行了系统综述,首先介绍超声波强化换热的机理,然后总结并分析超声波技术在单相气体对流、单相液体对流、池沸腾和流动沸腾换热过程中的理论和实验研究,最后讨论超声波换热技术面临的若干挑战并提出未来潜在的发展方向,为构建高性能和实用化超声波换热体系提供相应的参考.

摘要： 为了研究CO_(2)工质在微细通道内流动沸腾换热特性,采用Fluent软件建立模型,通过给定边界条件模拟分析了CO_(2)沸腾换热,与已有的换热关联式进行对比分析.结果表明:低干度下的相对误差在15%以内,验证了模型的准确性.根据液相容积分配图,在低干度条件下,随着饱和温度和热流密度的增大,通道内气泡的数量增多,尺寸明显增大,说明CO_(2)沸腾换热系数增大;质量流速对沸腾换热系数的影响较小,从而也说明了在低干度区,CO_(2)核态沸腾机理占主导地位.

摘要： 为了探究润滑油PAG(Polyalkylene Glycol)对二氧化碳气泡核化脱离的影响,采用Matlab软件模拟分析了不同油浓度下C02/PAG混合物形成气泡所需的液体过热度、气泡的临界半径、气泡的脱离直径及气泡的脱离频率,研究了PAG的浓度对气泡核化及脱离特性的影响.结果显示:在油浓度为0-5％,蒸发温度为-15 °C-15 °C的工况下,PAG润滑油浓度越大或蒸发温度越低时,形成气泡所需的液体过热度就越高,气泡的临界半径越大,气泡越不易形成,同时气泡脱离直径变大,气泡脱离频率减小,气泡不易脱离,且润滑油浓度越高,越不利于沸腾换热.

摘要： R32作为一种公认的R22的最佳替代物,对其在各种强化管内的流动沸腾换热特性进行研究,有助于研发适用于此类制冷剂的沸腾换热设备.选用内径均为1.7 mm的光管及微肋管为测试管,设定工况为:干度范围为0.1～0.9,饱和温度范围为10°C～20°C,热流密度范围为10 kW/m2～40 kW/m2,质量流量范围为100 kg/(m2·s)～600 kg/(m2·s).研究结果表明:在相同饱和温度、热流密度、质量流量等工况下,随着干度的增加,微肋管内换热系数呈现先变大后减小的变化趋势,且变化趋势转折点随工况的变化而变化;微肋管内换热系数均大于光管内换热系数,在干度较大工况下,两测试管的换热性能均变差.

摘要： 海洋气田平台的三甘醇脱水装置中重沸器内温度场的合理分布对于提高分离效率、减小三甘醇损失等具有重要的经济价值.本文使用VOF方法,通过数值模拟重沸器内的流动与相变过程,获得了8000～20000W/m2范围内5种不同热流密度负载时,重沸器中的流场和温度场分布,确定了重沸器内流动的主要形式是径向热对流.进一步的针对重沸器内加热管表面温度的分布特征,构建了其受热流密度影响的单变量指数型概率分布模型P=ek△T+b,其中k与流体性质有关的半经验参数,本文中取-0.46,b=0.1q +3.37;相比之前的一些工作,本文构建的温度预测模型是连续的,能够更加准确的描述加热器表面温度,为高性能重沸器的设计提供工程指导.

摘要： 利用有限容积法,针对纯制冷剂R134a和非共沸混合制冷剂R407c,在水平管和U型管组合的物理模型内沸腾换热过程进行数值模拟,得到了温度、速度、干度及换热系数的分布,并分析了管内工质的流速和热流密度的变化对沸腾换热系数的影响.此外,还对R134a在U型回转式弯头的水平光滑管内的沸腾换热进行非稳态的数值模拟,可以清晰地观察到气泡的产生、跃离、生长和破碎的气液两相流型变化,并且模拟结果与Baker流型图也较吻合.

摘要： 在对三元非共沸混合制冷剂R417A在水平光滑管和内螺纹管中流动沸腾换热实验研究的基础上,应用Fluent软件对其进行模拟,模拟结果与实验结果的比较表明:与水平光滑管相比,内螺纹管之所以能强化换热是因为微肋所引起的面积增大、螺纹结构所引起的湿润面积的增大等因素.而压降增大是由于螺纹管形成的二次流、摩擦的增大及流型的影响.

摘要： 本文通过喷砂处理改变加热面的表面特性包括粗糙度、接触角进行倾斜朝下加热面的池沸腾试验来研究这些因素对沸腾换热及临界热流密度(CHF)的影响.常压下,倾斜角0°、30°、60°、90°,工质为去离子水时,在光滑表面、30目棕刚玉砂喷砂、80目棕刚玉喷砂表面分别进行池沸腾实验.研究表明:相较于光滑表面,喷砂处理后的加热面粗糙度增大,沸腾换热系数也随之增大,但表面粗糙度对CHF的影响并不显著.喷砂后固液接触角会变小,且CHF随接触角变小而增大.

摘要： 在工况温度分别为6°C和10°C,对R134a在光管和三根双侧强化管(肋密度56fpi,46fpi,38fpi)外进行池沸腾换热试验研究.结果表明:两种工况下,R134a在光管外沸腾表面传热系数与Cooper公式计算值相对偏差均在±15％以内,R134a在强化管外沸腾表面传热系数变化趋势与光管Cooper公式基本一致.三根强化管外沸腾表面传热系数与光管相比,均能得到3倍以上的强化效果.当壁面温差小于2K时,沸腾表面传热系数随着壁面温差和管外肋密度的增加而增加,即F56＞F46＞F38(56fpi＞46fpi＞38fpi);当壁面温差大于2K时,强化管F56管外沸腾换热系数随壁面温差的增大基本保持不变.受试验管外表面孔隙直径的影响,当热流密度小于50kW/m2(或壁面温差小于2K)时,孔隙直径越小,沸腾换热效果越好;反之,当热流密度大于50kW/m2(或壁面温差大于2K)时,孔隙直径大的强化表面沸腾换热效果要优于小孔隙直径表面.

摘要： 建立沸腾换热数学模型和内螺纹管三维物理模型,运用fluent中UDF对三种不同螺距的内螺纹管沸腾换热进行数值模拟,从换热系数h、管内气相含量、阻力系数f三个方面对内螺纹管的沸腾传热和流动特性进行了对比研究,得出结论:在低雷诺数层流状态下(Re≤1200),当内径为12mm的内螺纹管的螺距从100mm减小为30mm时,管内扰动增强有利于换热但阻力增大,气相含量从31％增加到45％不利于换热但阻力减小,而气相含量的影响明显大于扰动的影响,使得总的换热系数基本不变,而阻力系数从1.3左右减小到了0.8左右,综合换热性能变好.

摘要： 采用计算流体动力学软件CFX,考虑冷却水的热力学相变特性,通过两相间传递子模型计算气液两相间的质量、动量、能量传递,对某高功率柴油机气缸盖与冷却水腔进行流-固耦合仿真计算.结果表明,与不考虑沸腾换热相比,考虑气液两相流的过冷沸腾换热,气缸盖火力面热流密度有很大的提高.因此,仿真计算时不能忽略沸腾对气缸盖冷却效果的影响.针对该气缸盖水腔沸腾区域特点,对气缸盖几何模型进行简化,采用正交设计方法对影响沸腾换热的因素进行分析,找出不同因素对气缸盖沸腾换热的影响规律,为进一步研究气缸盖的沸腾冷却及可控性提供参考.

摘要： 研究表明：基于汽泡脱离路径与冷却水润湿路径相分离的设计理念，设计了沟槽表面、四边形/三角形网槽连通阵列孔表面和凸起表面，与光表面相比，其CHF增幅可分别达到65%、61%、118%、202%以上；分析了网槽连通阵列孔表面显著提高CHF的物理机制，指出孔穴可形成稳定的汽化核心和气泡脱离路径，网状沟槽有效改善了换热表面的润湿性；实验研究了朝下半球光表面和三角形网槽连通阵列孔表面的沸腾换热性能，与光表面相比，三角形网槽连通阵列孔表面的CHF增加59%以上等。

摘要： 低温流体被广泛用于超导冷却、航空航天和低温医疗等领域.低温流体池沸腾也因其高效的换热特性和特殊的应用场合而得到关注.本文对低温流体池沸腾的实验研究进行了归纳总结,分析了压力、过冷度以及加热表面的材料热物性、几何形状、朝向、表面微观状况等因素对低温流体池沸腾换热的影响,重点关注低温流体的特殊物性给池沸腾换热带来的影响.最后,从宏观和微观两个层面指出了当前研究中存在的不足并展望了后续研究的努力方向.

摘要： 纳米技术在制冷设备中的应用是目前制冷领域的创新性研究之一.本文综述了纳米技术在制冷领域的最新研究成果,在节能环保的背景下总结了纳米材料应用于制冷系统中的优势,简单介绍了近几年常用的制备方法,列举了不同的纳米制冷剂对换热效果的影响,阐述了纳米颗粒在减小压缩机摩擦、提高压缩机性能方面的作用.提出如何制备具有长期稳定性的纳米制冷剂、建立纳米制冷剂流动沸腾换热和压降特性模型、确保纳米粒子可以在制冷系统各部件中运行稳定无沉淀是未来纳米技术在制冷领域研究的关键问题.

摘要： 本文主要对电场作用下气泡自壁面上脱离过程进行数值模拟,模拟结果表明,由于液体和蒸汽在不同条件下介电常数不同,施加电场以后,在电场力的作用下,气泡脱离时间减小并且气泡沿着场强方向伸长变形.这表明气泡界面受到的电场力是气泡产生变形的关键因素,该结果有助于进一步研究电场对沸腾传热强化机理.

摘要： 本发明公开了一种研究换热表面对流动沸腾换热影响的实验装置，包括一温控检测装置，所述温控检测装置包括换热表面温度控制系统和流动沸腾检测单元；所述换热表面温度控制系统包括一加热装置，所述加热装置上端设有一延长部；所述流动沸腾检测单元包括上端板，下端板和位于所述上端板和所述下端板之间的玻璃板框，所述上端板，所述下端板和所述玻璃板框围成一换热空间。本发明采用宽通道可以减少压力波动对于流动沸腾的影响，采用透明的玻璃板框便于观察沸腾过程中气泡的形成和脱离，通过实验参数测量计算出换热表面上流动沸腾的热流密度；本发明可以更换换热表面，从而研究不同换热表面的流动沸腾传热特性。

摘要： 本发明公开一种强化沸腾换热结构及均温板，属于蒸发沸腾技术领域，包括蒸发基板和强化沸腾球体；所述蒸发基板上设有对所述强化沸腾球体限位的第一凹槽；所述强化沸腾球体表面为不光滑表面或设有不规则凹坑。当沸腾过程剧烈发生时，液态工质做剧烈无规则运动，会带动强化沸腾球体在第一凹槽限位下做快速旋转和抖动，强化沸腾球体表面携带的液态工质就会被强制与蒸发基板接触，从而快速蒸发。即使蒸发过程到达过渡沸腾区，强化沸腾球体表面携带的液态工质也能轻易到蒸发基板，避免因蒸汽膜带来的沸腾恶化，提高换热能力和抗风险能力。整体结构简单，实现容易，实用性好。

摘要： 本发明涉及一种单侧进出口的多热源流动沸腾换热冷板，包括长条状的冷板本体，所述冷板本体的一端端部的两侧间隔设有冷却介质入口和冷却介质出口，所述冷板本体内部设有流道，所述流道包括供液流道、回液流道和过渡支路，所述供液流道和回液流道分别沿所述冷板本体的长度方向延伸，且所述供液流道和回液流道二者的一端分别与所述冷却介质入口和冷却介质出口对应连接并连通，所述过渡支路设有多个，并间隔的连通分布在所述回液流道和过渡支路之间，所述过渡支路中分别设有多条相互独立的流道支路。优点：结构设计合理，满足了受限空间内多个热源同时散热的需求，具有实际工程的推广意义。

摘要： 本发明属于强化传热技术领域的一种通过空间架构实现时间尺度强化相变沸腾换热方法。具体说是一种局部自适应可控浸润性耦合微结构强化沸腾换热方法。该强化沸腾换热方法是在换热空间架构的换热基底上涂有疏水涂层的微结构换热表面；在微结构换热表面顶部设置具有表面浸润性的“脱气膜”；利用换热表面的疏水性，促进气泡核化，增大气泡核的密度；利用“脱气膜”的亲气性，促进气泡脱离；通过对浸润性空间架构的“脱气膜”的调控来实现主动、高效的强化沸腾换热。本发明是从沸腾相变传热的物理机理出发，从根本上强化传热性能的新技术，促进智能强化相变换热的技术革新，且方法简单、成本低、易推广；具有深远的学术价值和社会效益。

摘要： 本发明涉及一种考虑冷却液沸腾换热的发动机温度场分析方法，包括以下步骤：建立发动机温度场分析网格模型；各零件设置材料属性并建立连接关系；提取与水侧及气侧接触部分的结构表面网格；映射燃烧分析边界；映射水套CFD边界；进行温度场计算分析；对计算结果进行处理获取水套壁面参数；评估分析结果并判断是否满足设计要求，若不满足设计要求则优化水套冷却性能，重新进行温度场分析。本发明方法在进行发动机温度场分析时考虑了发动机水套的沸腾换热作用，相较于传统分析方法，能够更为真实的反映缸体缸盖等零部件的工作温度，并判断是否存在膜态沸腾，使设计人员在发动机早期设计过程中即可规避冷却液膜态沸腾导致缸体缸盖烧蚀的问题。

摘要： 本申请公开了一种强化流动沸腾换热的分段组合式内翅片管装置，其特征在于，所述翅片管至少划分为两段，其中一段设置为螺纹微翅片管道，其余段设置为光滑管道，翅片管内部设为气液两相流通通道，翅片管一端设为翅片管的流体入口、另一端设为流体出口。本申请提出的由螺纹管与光滑管结合构成的分段组合式管道，根据流型特点，通过调整螺纹的布置从而优化换热性能；同时，实际生活中也有对换热能力要求不同的情况，全光滑管或全螺纹管对于换热的效果不具有灵活可调节性，分段组合式管道也为我们提供了一种控制换热能力的方式。

摘要： 本发明涉及一种微小双通道螺旋型沸腾换热式均温冷却板，包括进入通道、排出通道和泡沫多孔介质组件；所述进入通道与排出通道间隔布置形成相邻的双通道，所述双通道弯曲折转形成卷式螺旋结构；所述泡沫多孔介质组件设置在所述卷式螺旋结构的中心区域，所述泡沫多孔介质组件包括并排贴合设置的亲工质泡沫多孔介质和疏工质泡沫多孔介质，所述亲工质泡沫多孔介质与进入通道连通，所述疏工质泡沫多孔介质与排出通道连通。本发明能够在实现微小通道沸腾换热的高热流密度传热同时，保证冷却板温度的高度均一性，工质流通噪声小，且工质输入时外部所需驱动压力小，适用于大功率电力电子元器件或新能源汽车动力电池的散热冷却。

摘要： 本发明提供了一种测定工质沸腾换热系数的测试系统及方法，属于工质沸腾换热系数测定的技术领域，测试系统包括交流电源、稳压器、调压器、功率计、沸腾容器、实验管、冷凝装置、恒温装置、数据采集仪、测温元件、测压元件、流量调节阀和流量计。上述测定工质沸腾换热系数的测试系统通过调节调压器输出电压，改变沸腾容器输入功率，来得到不同工况所需的热流密度，使沸腾容器内的液态工质在管外沸腾气化；创新性地设计了由加热筒、内层铜管以及外层铜管这三层结构构成的实验管，提高了所测管壁温度的准确性；锁紧件覆盖铜管的长度等于电木的长度，保证了有效加热长度为加热筒长度，换热面积更加精确，提高了测试结果的准确性。

摘要： 本发明涉及一种微小多通道沸腾换热式均温冷却板，包括左侧的冷却液体入口通道、中间位置处沿竖直方向均匀分布的至少两条冷却液沸腾组合多通道以及右侧的沸腾气体出口通道；每条所述冷却液沸腾组合多通道均由自下而上依次连通的液体横流直通道、气体上升窄通道、气体横流直通道组成，使得自所述冷却液体入口通道输入的液体冷却工质与被冷却对象换热时沸腾气化，并向上流动从沸腾气体出口通道排出。本发明能够在实现微小通道沸腾换热的高热流密度传热同时，能够保证冷却板温度的高度均一性，适用于大功率电力电子元器件或新能源汽车动力电池的散热冷却。

摘要： 本实用新型公开了一种研究换热表面对流动沸腾换热影响的实验装置，包括一温控检测装置，所述温控检测装置包括换热表面温度控制系统和流动沸腾检测单元；所述换热表面温度控制系统包括一加热装置，所述加热装置上端设有一延长部；所述流动沸腾检测单元包括上端板，下端板和位于所述上端板和所述下端板之间的玻璃板框，所述上端板，所述下端板和所述玻璃板框围成一换热空间。本实用新型采用宽通道可以减少压力波动对于流动沸腾的影响，采用透明的玻璃板框便于观察沸腾过程中气泡的形成和脱离，通过实验参数测量计算出换热表面上流动沸腾的热流密度；本实用新型可以更换换热表面，从而研究不同换热表面的流动沸腾传热特性。