流动换热

摘要： 为掌握板状燃料组件内多个流道堵塞下的流动换热特性,获得流动堵塞致传热恶化的触发边界,以提高板状燃料反应堆的运行安全性,以典型板状燃料堆JRR-3M的标准燃料组件为对象,基于定性分析将流道堵塞事故分为非相邻流道堵塞与相邻流道堵塞两类,采用计算流体动力学软件ANSYS Fluent对两类流道堵塞事故下的流动换热特性进行模拟。模拟结果表明:非相邻流道完全堵塞或相邻流道最大堵塞率低于35%,流道内不会发生局部沸腾且燃料最高温度低于许用温度。基于上述结果,可确定JRR-3M反应堆在堵流事故下的安全运行边界。

摘要： 对类水滴型扰流元顺排式矩形微通道的流动换热性能进行了数值模拟研究,获取了以去离子水为工质的矩形微通道内流体温度、压力及速度的变化情况。以入口冷水流速为主要变量,其数值分别为0.2m/s、0.4m/s、0.6m/s、0.8m/s和1.0m/s,与之对应的雷诺数Re范围为74~375。研究发现,在上述工况下微通道进出口压降、平均对流换热系数及平均努塞尔数均随雷诺数Re的增加而增大,相应变化范围分别为2.8~19.2kPa、25.25~42.83kW/(m^(2)·K)、15.78~56.77。通过理论分析,进一步构建了雷诺数与平均努塞尔数的函数关系,即Nu=3.68289Re^(0.33312)。

摘要： 利用CFD分析软件ANSYS Fluent对不同空气进口速度工况下的汽车中冷器的冷侧百叶窗翅片的局部模型进行三维仿真计算,获取多孔介质模型仿真所需的黏性及惯性阻力系数。通过多孔介质模型代替散热带计算整体中冷器的温度场及压力场,研究不同开窗角度对整体中冷器流动换热的影响。通过比较综合评价因子发现,开窗角度为23°时,中冷器出口温度最低,中冷器的换热性能最好。三维模拟的模拟值与风洞试验值在一定的误差范围内,验证了多孔介质模型的可行性。这为研究中冷器结构优化设计提供了有效的办法。

摘要： 文中提出了一种具有两根对称排布的矩形内肋的椭圆扭管,并利用Fluent软件对目标换热管进行数值模拟.首先比较研究了双肋椭圆扭管、光滑椭圆扭管、圆管三者在雷诺数5 000至50 000时的流动与换热性能,对比分析了三者努谢尔数Nu、阻力系数f、流动传热综合评价指标PEC以及管内平均速度-温度梯度场协同角β.结果表明,双肋椭圆扭管较圆管具有更好的场协同度以及较好的综合流动换热性能.其次,研究了双肋排布角度α对椭圆扭管的流动与换热性能的影响.结果表明,不同的双直肋排布角度能够影响椭圆扭管内部的场协同度与综合性能.最后利用响应面结合多目标遗传算法(NSGA-Ⅱ),以努赛尔数增长率与流动阻力增长率为目标对截面参数进行优化,利用TOPSIS方法选出设计范围内最佳结构参数.

摘要： 为了合理设计新型防积灰换热器,基于Fluent软件,结合用户自定义函数(user-defined function,UDF),对含尘烟气横掠圆管、椭圆管以及椭圆管与圆管交错排列3种不同形式管束表面的换热、阻力及颗粒沉积特性进行数值模拟。结果表明:含尘烟气横掠3种管束的颗粒沉积率随着流速的增加而减小;5μm颗粒粒径的含尘烟气在管束换热面上的沉积率最大,1μm次之,10μm最小;颗粒沉积率在圆管束表面最大,椭圆管与圆管交错排列颗粒沉积相比于圆管束大大减小,椭圆管束颗粒沉积率最小。交错排列椭圆管与圆管束的综合性能(换热和压降)优于圆管束和椭圆管换热器,加之其良好的防积灰性能,是一种有潜力的防积灰换热器形式。

摘要： 采用还原法制备Cu/Al纳米复合粉,以水-乙二醇为基液,制备不同质量分数的Cu/Al复合纳米流体.利用XRD、SEM、TEM对复合材料的相结构和微观形貌进行了表征,采用紫外-可见分光光度计和热物性分析仪测试了其稳定性,将其应用于矩形流道微通道散热器内,通过实验研究了不同质量分数纳米流体的导热性能.结果表明,采用原位置换还原法制备的Cu/Al纳米复合粉体具有核壳结构,在添加十六烷基三甲基溴化铵分散剂条件下,质量百分数为0.1％,0.3％,0.5％复合Cu/Al纳米流体均具有良好的分散稳定性;随着Cu/Al质量分数的提高,纳米流体的导热系数增大;相对于基液,当纳米粒子浓度为0.5％时,Cu/Al纳米流体导热系数在矩形微道内最大提高39.6％,传热性能显著增强.

摘要： 为了研究氦氙混合比例对不同堆内通道的流动换热特性影响,本文通过对堆芯冷却剂通道进行几何、物理建模,利用STAR-CCM+对氦氙混合气体作冷却剂时的流动换热过程进行数值模拟,计算不同比例下的氦氙混合气体与燃料棒间流动换热的对流换热系数.结果表明:氦氙混合气体的物性会影响对流换热系数的变化趋势,在氦氙混合气体摩尔质量为15～20 g/mol时换热性能最好;在相同的流通面积下,冷却剂通道当量直径越大,对流换热系数越小.相关研究结果可为空间堆的设计提供有益参考.

摘要： 高效可靠的数值模拟技术对于深入理解干热岩储层的流动与换热过程、制订合理的开发方案至关重要.为了解决传统的高保真有限容积法在求解裂缝型储层复杂流动与换热问题时计算耗时的问题,基于嵌入式离散裂缝模型,提出了流动和换热一体化多尺度有限容积求解方法.其主要过程为:①通过雅克比光顺求得基岩和裂缝粗网格支撑区域上的压力与温度基函数,上述基函数不仅可以反映基岩细尺度区域的非均质性,还能够映射出裂缝分布的特征;②利用压力、温度基函数及预先定义的粗尺度限定算子构建瞬态粗网格离散系统;③采用两步迭代多尺度求解的策略,使得多尺度误差余量能够先后在粗、细尺度上耗散,进而达到所需要的求解精度.借助于2个裂缝型地热藏开采的算例,对所提出的多尺度有限容积法的计算精度和计算效率进行了评价.研究结果表明:①多尺度有限容积法的压力场和温度场求解精度会随着模拟时间的增长而略有降低,增加多尺度循环次数可以提高计算精度,但循环次数过多则会降低多尺度的加速效果;②多尺度循环次数介于50～100时,多尺度解与细尺度解间的二范数相对偏差为10-3～10-4.结论 认为,较之于传统的有限容积法,多尺度有限容积法在保证计算精度的同时,计算效率可以提高4～5倍.

摘要： 本文在给定通道大小的条件下,研究了不同肋倾角、肋宽/子通道宽和不同子通道数7种方案在雷诺数10000～ 50000范围内的流动和换热情况.研究结果表明,交叉肋对子通道的流动影响十分显著,会产生二次流和纵向涡,能够大幅度地增强冷却通道的换热能力,但同时也会使阻力损失急剧上升.当肋倾角减小或者肋宽/子通道宽增大时,通道的换热能力和阻力损失均会增加,当子通道数增加时,换热能力增强.而对于阻力损失,通道数为14的最大,通道数为6的次之,通道数为10的最小.

摘要： 聚变堆面向等离子体第一壁需要承受高强度的中子辐照和表面热负荷,普通材料难以满足要求,采用流动的液态金属作为面向等离子体第一壁是一种有效的解决途径.液态金属作为第一壁的关键前提是需要解决其在壁面均匀铺展的问题,以及需要研究在外加磁场条件下液态金属与壁面的换热特性,已有研究表明微槽道表面结构有助于液态金属的铺展.本文以液态金属镓铟锡合金为工质,通过实验研究在外加均匀磁场条件下,液态金属在微槽道中的流动与换热特性以及无磁场条件下液态金属在微槽道中的流动与换热特性,并对比两种不同工况下实验结果的差别,研究磁场对液态金属在微槽道中流动与换热的影响.

摘要： 本研究采用单相流模型和DPM模型(欧拉—拉格朗日离散相模型)分别模拟了Cu-水纳米流体在水平圆管内流动换热的特性.模拟结果得出DPM模型相对于单相流模型具有更高的准确性.并从纳米流体热物性以及纳米粒子微运动两种角度分析了纳米粒子强化流动换热的原因:纳米流体强化换热不仅仅是热物性的提高,同时也是纳米粒子微运动强化了动量和能量的交换,增强换热.

摘要： 为研究旋转通道内超临界流体流动换热特性,本文以R134a为工质,针对其在旋转U型圆管内的超临界流动换热开展了数值模拟,得到了其内部的流动换热特点,并对转速、旋转半径、管道直径对换热特性的影响进行了分析.结果表明,在通道入口区,受哥氏力作用,管道后缘面换热增强;在管道弯段,流动主要受离心力及弯道结构影响,流体掺混增强;在通道出口段,由于管道内不再是单向流动,前后缘面换热均匀,横截面流体温度趋于一致.分析发现,转速、旋转半径、管径的增加不同程度地强化了换热.

摘要： 为了解某型燃气轮机动力涡轮前封闭腔的壁面热辐射对腔内空气流动换热的影响,基于计算流体力学(CFD)模拟方法,分别进行了考虑壁面热辐射和不考虑壁面热辐射两种情况下该封闭腔的三维数值仿真.通过结果分析可知:该封闭腔内的辐射换热比自然对流换热强,辐射换热是该封闭腔内的主要换热方式,工程计算时不可将其忽略.另外,动力涡轮前封闭腔作为燃气轮机中一类典型的封闭腔,根据该封闭腔的对称性特点将其简化为二维模型进行流动换热数值模拟,也可以获得与采用三维模型模拟较接近的的计算结果,该方法有一定的工程应用价值.

摘要： 针对压力容器内复杂的结构,对堆芯采用多孔介质模型进行简化建模,建立了压力容器的几何模型;然后采用大型商用软件CFX计算整个压力容内冷却剂的流动换热特性,得到得到稳态工况下的温度场及压强分布和偏环运行工况下堆芯的温度分布特性,并将稳态工况数据同实验值比较.计算结果表明,整个模型简化和多孔介质模型参数设置正确,计算结果同实际水力实验结果符合良好.

摘要： 铅基快堆是一种极具发展潜力的第4代核能系统,在燃料增殖和嬗变方面具有独特优势,具有良好的非能动安全特性和经济性,且有利于实现小型化,是目前国际核能领域研究的热点.本文总结了国内外主要铅基堆型,指出了小型化是铅基快堆的发展方向,同时也指出了当前铅基快堆发展所面临的主要问题.针对热工水力关键问题的5个方面,即液态铅/铅铋流动换热特性研究、堆芯/组件热工水力分析、铅池内流动换热现象研究、系统热工水力安全分析以及特殊现象的热工水力分析,对国内外研究现状展开了分析,总结了当前研究成果,并分析了研究的发展趋势以及遇到的技术瓶颈.本文可为铅基快堆的设计和热工水力分析提供一定的建议和指导.

摘要： 基于场协同理论,对现有一体化炉灶(Chinese Integrated Stove,CIS)进行结构优化,建立了现有CIS炉灶及优化后炉灶模型,对优化前后CIS的流动换热特性及速度场、温度场、压力场进行了多场协同对比分析.结果表明,锥形扰流结构灶膛的换热效果优于圆柱形扰流结构,而相同条件下,圆锥形扰流柱的压力损失系数要大于圆柱形扰流柱的压力损失系数;随着气流速度的增加,速度场与温度场的协同性逐渐变差,速度场与压力场间的协同性也逐渐变差;随着喷雾锥角的增加,三场间协同性能均先增强后减弱,当喷雾锥角为60°时,三场间协同关系达到最优;在相同条件下,锥形扰流结构的多场协同性优于圆柱形扰流,锥形扰流柱更有利于增强换热或减小流阻.

摘要： 采用数值模拟方法,对射流冲击带凹槽弯曲表面流动换热进行了研究.对比实验数据研究了不同湍流模型对射流冲击弯曲表面换热特性预测的准确性,通过对比发现,realizable k-e湍流模型可以较为准确地预测射流冲击弯曲表面流动换热问题.采用该种湍流模型研究了不同Re数下射流冲击带凹槽弯曲表面流动换热特性,对比分析了凹槽结构对射流弯曲表面的强化换热效果.通过数值计算结果分析可知,凹槽结构在不同射流区域会产生不同换热影响.总体来说,凹槽结构适合布置在壁面射流区.

摘要： 本文以去离子水为实验工质,在窄缝宽度δ=1mm,2mm,3mm,4mm,质量流速G=143kg/m2s,入口过冷度△Tsub=17°C,热流密度q=2～16W/cm2的参数范围内,对常压下竖直窄缝通道内向上流动过冷沸腾的换热规律进行实验研究,对不同宽度窄缝通道内的同一区域过冷沸腾气泡演变过程进行了可视化实验分析,发现窄缝宽度因素对过冷流动沸腾的流动换热和壁面核化特性影响明显,其中包括沸腾起始点ONB,换热系数h,汽化核心密度Na,气泡脱离直径Dd,气泡脱离频率f等.

摘要： 基于Fluent对圆柱形定容燃烧弹加热状态下的温度场进行了模拟,并与试验值进行了对比,验证了模拟结果的准确性.结果表明在加热状态下,定容弹弹体的温度场呈现出弹壁中部温度较高、弹壁靠近两端以及玻璃处温度较低的对称分布,弹内流体介质温度场呈现出沿重力方向先下降至靠近底部弹壁处快速上升的温度变化趋势,且随加热带电压升高,不均匀性增大.当加热带电压为90V、120V和150V时,该定容弹初始温度认定的误差最大可达到25K、40K和63K,流体介质在沿重力方向上的最大温差分别达到14K、23K和35K.同时,弹内流体呈现出沿两侧玻璃内表面向下流动至容弹底部的中间区域交汇的流动趋势,弹内流体在玻璃内表面附近的流速较大,换热作用相对强烈,随着加热带电压的升高,弹内流动的剧烈程度呈现逐渐加大的趋势.

摘要： 基于Fluent对圆柱形定容燃烧弹加热状态下的温度场进行了模拟,并与试验值进行了对比,验证了模拟结果的准确性.结果表明在加热状态下,定容弹弹体的温度场呈现出弹壁中部温度较高、弹壁靠近两端以及玻璃处温度较低的对称分布,弹内流体介质温度场呈现出沿重力方向先下降至靠近底部弹壁处快速上升的温度变化趋势,且随加热带电压升高,不均匀性增大.当加热带电压为90V、120V和150V时,该定容弹初始温度认定的误差最大可达到25K、40K和63K,流体介质在沿重力方向上的最大温差分别达到14K、23K和35K.同时,弹内流体呈现出沿两侧玻璃内表面向下流动至容弹底部的中间区域交汇的流动趋势,弹内流体在玻璃内表面附近的流速较大,换热作用相对强烈,随着加热带电压的升高,弹内流动的剧烈程度呈现逐渐加大的趋势.

摘要： 本发明公开了一种卷板换热体、利于介质流动的换热器及换热方法，属于换热器技术领域。本发明的换热器包括流动介质进口、流动介质出口、卷板换热体、中间隔板和换热器壳体，中间隔板设置于换热器壳体内部，该中间隔板上设置有多个安装孔，卷板换热体插入安装孔中，流动介质进口与第一横板通孔、第二横板通孔相连通，流动介质出口与卷板换热体两侧通孔相连通，卷板换热体由平板在1/2处对折后沿同一方向卷制而成，内部形成环形轨道m和n，平板上斜向布置细长的间隔体。本发明将组成换热器结构之一的换热体全部采用卷板换热体结构，可以根据各安装空间和场合进行任意组合和安装，加工简单，安装和维护方便。

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。

摘要： 本发明公开了一种用于减少流动换热实验中实验管段热损失的热块装置，包括热块基体、若干加热棒、若干热电偶和电热丝；所述热块基体为圆柱形，热块基体的中心设有实验管段，热块基体的外周缠有电热丝；热块基体中环形均匀布置有若干加热棒；实验管段一端套有上石墨垫片，另一端套有下石墨垫片；所述若干热电偶包括若干组，若干组热电偶布置于热块基体中不同深度处。本发明热块装置可以用于补偿实验段向环境的散热损失，有利于提高进行绝热边界条件实验的实验精度，而且通过调节加热功率，还可以实现模拟流动换热的第二类边界条件，适合于流动换热特性实验。

摘要： 发明公开带球窝和/或球凸流动控制结构的流体流动换热实验装置，包括调速电机、离心泵、测试段、电加热系统、流量计、水箱温控系统和水箱；调速电机连接离心泵；水箱的出水口连通测试段入口，测试段出连通离心泵的入口，离心泵的出口连通水箱；测试段包括相互扣合的实验通道上盖板和实验通道下盖板；实验通道下盖板中部设有凹陷区域，所述凹陷区域内填充有积木式球窝和/或球凸流动控制结构。本发明通过更换球窝和/或球凸、展向填充块、流向填充块，改变通道内的球窝和/或球凸相对深度、展向间距、流向间距，球窝与球凸组合方式，改进了测试通道整体成型设计方法，采用积木式分块结构化设计，可方便快捷，省时省力的完成通道几何参数的改变。

摘要： 本发明提供的基于流体流动换热的圆柱型量热的装置，包括：绝热室，位于绝热室之内的样品池；穿过样品池和绝热室的厚壁空心管，位于空心管下方天平，天平上端安放有储液池，和轴向依次安装在空心管2内壁和外壁上的温度传感器，温度传感器的连接导线与数据采集器的输入端相连，数据采集器与计算机相连；本发明用已知物性的流体的流动换热来实现热量的较精确测量；其测试精度高、响应速度快、结构简单、成本低且操作十分简便，适用范围广。

摘要： 本发明公开了一种用于减少流动换热实验中实验管段热损失的热块装置，包括热块基体、若干加热棒、若干热电偶和电热丝；所述热块基体为圆柱形，热块基体的中心设有实验管段，热块基体的外周缠有电热丝；热块基体中环形均匀布置有若干加热棒；实验管段一端套有上石墨垫片，另一端套有下石墨垫片；所述若干热电偶包括若干组，若干组热电偶布置于热块基体中不同深度处。本发明热块装置可以用于补偿实验段向环境的散热损失，有利于提高进行绝热边界条件实验的实验精度，而且通过调节加热功率，还可以实现模拟流动换热的第二类边界条件，适合于流动换热特性实验。

摘要： 本发明公开一种带球窝/球凸流动控制结构的流体流动换热实验装置，包括调速电机、离心泵、测试段、电加热系统、流量计、水箱温控系统和水箱；调速电机连接所述离心泵；水箱的出水口连通测试段入口，测试段出连通离心泵的入口，离心泵的出口连通水箱；测试段包括相互扣合的实验通道上盖板和实验通道下盖板；实验通道下盖板中部设有凹陷区域，所述凹陷区域内填充有积木式球窝/球凸流动控制结构。本发明通过更换球窝/球凸、展向填充块、流向填充块等结构，改变通道内的球窝/球凸相对深度、展向间距、流向间距，球窝与球凸组合方式，该设计改进了测试通道整体成型设计方法，采用积木式分块结构化设计，可方便快捷，省时省力的完成通道几何参数的改变。

摘要： 本发明提供了一种回热器模块流动换热试验台，包括：送风系统，电加热系统，测量系统以及与送风系统，电加热系统和所述测量系统分别连接的数采控制系统，数采控制系统用于控制所述送风系统、所述电加热系统和所述测量系统工作。本发明所提供的一种回热器模块流动换热试验台，通过可编程逻辑控制器实现了对冷、热侧流体进行温度、压力、流量等热力学参数的实时显示与存储，并完成了阀门、风机、电加热器等设备的精确控制，减少了技术现场操作工作，该试验台可针对不同型号回热器产品进行前期模块化流动和换热试验，满足了对试验台两侧流体流量、温度等参数的调控，冷热流体互不干扰，人机交互功能优秀，工作量大大减小，提高了工作效率。

摘要： 本实用新型提供了一种回热器模块流动换热试验台，包括：送风系统，电加热系统，测量系统以及与送风系统，电加热系统和所述测量系统分别连接的数采控制系统，数采控制系统用于控制所述送风系统、所述电加热系统和所述测量系统工作。本实用新型所提供的一种回热器模块流动换热试验台，通过可编程逻辑控制器实现了对冷、热侧流体进行温度、压力、流量等热力学参数的实时显示与存储，并完成了阀门、风机、电加热器等设备的精确控制，减少了技术现场操作工作，该试验台可针对不同型号回热器产品进行前期模块化流动和换热试验，满足了对试验台两侧流体流量、温度等参数的调控，冷热流体互不干扰，人机交互功能优秀，工作量大大减小，提高了工作效率。