流动沸腾

摘要： 为了研究环保制冷剂管内流动沸腾摩擦压降模型的预测准确度,首先总结了12种管内流动沸腾摩擦压降模型,然后搜集了关于7种环保制冷剂在管径1~8 mm圆管内流动沸腾的962个实验数据点。通过对比模型预测值与实验数据,发现各模型的预测误差均较大,精度最高模型的平均绝对误差为31.6%,误差最大模型的平均绝对误差超过100%,表明现有模型并不能很好预测环保制冷剂沸腾换热摩擦压降。

摘要： 以R513a为研究对象,通过实验研究了质流密度、热流密度、干度、肋片结构等变量对水平管内流动沸腾换热特性的影响,并就实验值与关联式计算值进行了对比,从而确定管内主导换热机制、关联式适用范围,为进一步研究提供实验依据和理论基础。实验结果显示:管内换热系数随质流密度、热流密度的增加而增大,随干度的增加先增大后减小,其临界干度点随质流密度的增大、热流密度的减小而增大;与光管相比,微肋管内换热系数较大,且其临界干度点也较大;在所有关联式中,云(Yun)et at关联式和托姆(Thome)et al关联式的预测精度较好,其平均误差及平均绝对误差均小于30%;于(Yu)et al关联式和卡瓦尔里尼(Cavallini)et al关联式预测值大于实验值,而迪亚尼(Diani)et al关联式和穆罕默德(Mehendale)关联式预测值均小于大部分实验值,质流密度、干度、热流密度等变量对其预测结果影响较大。

摘要： 为研究有无槽道泡沫铜对流动换热特性的影响,本文选用孔隙率为70%、80%、87%,孔密度45PPI、110 PPI的泡沫铜,通过实验的方法对流动过程中流体流动的不稳定性进行研究。研究表明:在低热流密度区,有槽泡沫铜沸腾换热性能逊于无槽泡沫铜;随热流密度的升高,有槽泡沫铜普遍优于无槽;对于六槽道泡沫铜而言,87%、45PPI的泡沫铜,换热性能最佳,沸腾换热系数HTC在中高热流密度时达41.8 kW/(m^(2)·K),临界热流密度CHF至105 W/cm^(2)。泡沫铜开槽可使其平均压降降低,但在高热流密度下,槽道数目影响不大。从热阻和泵功率图的综合评价看,45PPI泡沫铜开槽对热阻的降低效果并不明显;而110PPI泡沫铜开设槽道,会显著降低热阻,达到较好的沸腾换热强化效果。

摘要： 为掌握肋阵结构参数变化对流动沸腾换热的影响规律,对表贴式肋阵液盒内的流动沸腾换热与两相流动压降特性进行了可视化实验研究。该文采用横截面积为180mm×20mm的液盒作为研究对象,液盒通道为可视化单面加热窄矩形结构。选择肋高度、肋间距、肋横截面积不同的七种肋阵背板,对液盒内部流动沸腾换热特性进行研究。通过可视化观察发现,肋阵明显强化了液盒内的流动沸腾换热过程。对不同肋阵参数对沸腾换热的变化规律进行研究发现,随着肋阵高度和肋阵间距的变化,沸腾传热效果均存在最优值;沸腾传热系数随着单肋横截面积增加而增加;液盒内的流量-阻力压降循环特性对肋阵参数的变化较为敏感,随着肋阵参数的变化均呈现不同程度地向左或向右的漂移现象。该研究结果为方形肋阵结构在表贴式蒸发冷却系统上的工程应用提供了重要依据。

摘要： 随着半导体技术和电子技术的快速发展,高集成化和高性能化的微电子器件在航空航天、能源、医疗和汽车工业等领域发挥着越来越重要的作用.为了避免出现高热流密度引起的器件高温失效问题,对微电子器件进行有效热管理是非常关键的.传统的风冷和液冷技术不仅功耗高而且散热效率低,严重影响了器件的稳定性和可靠性.近年来,国内外研究者提出了多种新型被动式和主动式强化换热技术.其中,纳米流体强化换热技术由于成本低、操控灵活和形式多样性的特点,受到了广泛的关注.特别是对于二氧化硅纳米颗粒,良好的机械和化学稳定性、丰富的结构形式和多样化的合成方法等优势引起了研究者极大的兴趣.目前,二氧化硅纳米流体在导热、对流和辐射传热方面都有显著的强化性能.以电子器件液冷技术为背景对二氧化硅纳米流体在强化对流换热的研究进展进行了系统综述,首先介绍了二氧化硅纳米流体的性质和制备方法,然后讨论并总结了二氧化硅纳米流体在单相对流(自然对流和强制对流)和相变对流(池沸腾和流动沸腾)领域的研究现状,最后强调二氧化硅纳米流体对流换热技术存在的问题以及未来发展的方向,为建立高性能纳米流体液冷换热技术体系提供相应的思路和参考.

摘要： 为了研究开口结构对微肋阵矩形通道沸腾换热的影响,本文对开口水滴形微肋阵通道流动沸腾换热性能进行可视化实验,并与水滴形微肋阵通道流动沸腾换热性能对比,借助高速摄像仪对通道内不同流量下气泡的流动和生长过程进行记录与分析。以去离子水为工质,入口温度为30°C,流量范围为0.2~7.2 kg/h,加热电压为60 V,拍摄频率为500 fps。实验结果表明:微肋阵的开口结构会影响流动特性;开口结构增加了传热面积,有利于汽化核心的形成,有利于换热。在较低和较高雷诺数下,开口水滴形微肋阵的对流换热优于水滴形微肋阵;开口水滴形通道Ⅱ区和Ⅲ区域内气泡的等待时间和生长时间均随雷诺数的增大而逐渐增大,且气泡的生长时间大于等待时间,此外,针肋末端Ⅱ区域的等待时间和生长时间均比Ⅲ区域的更短。

摘要： 通过实验研究了环境友好型制冷剂R1234yf在内径为0.5mm的水平圆形微通道内的流动沸腾换热特性,测量了不同工况下R1234yf的沸腾换热系数(HTC),并与传统制冷剂R134a进行了对比,分析了质量流速、热流密度和干度对换热系数变化规律的影响。实验条件为:饱和温度(17±1)°C,质量流速1000~2500kg/(m^(2)·s),热流密度25~143kW/m^(2)。实验结果表明:R1234yf的换热系数随着热流密度的增大而显著增大,而质量流速和干度的影响较小,核态沸腾为其主导换热机制。对比R1234yf和R134a在相同工况下的换热特性,发现两种工质的平均换热系数差别较小,并均随着热流密度增大而逐渐增加,但是R1234yf发生干涸(Dryout)时的热流密度小于R134a。将实验数据与已有文献中的核沸腾主导的经验关联式的预测结果进行了对比,得到了较好的吻合。

摘要： 多孔材料对沸腾换热的强化是能源化工领域的重要主题。本文针对两种不同的烧结结构——并联微通道和扁平通道(仅有烧结底层),以去离子水为工质,进行了过冷流动沸腾换热实验对比研究。研究发现:并联微通道的传热系数和临界热流密度远高于扁平通道,这和并联微通道优异的毛细供液性能相关。底厚粒径比对并联微通道的沸腾换热性能影响较大,过大的底厚粒径比会造成换热性能的下降。质量通量对小粒径样品的沸腾曲线和换热性能均影响较大,对大粒径(d=120μm)样品的沸腾曲线影响较小。烧结并联微通道的平均压降大于扁平通道。相同底厚下,平均压降随着微通道粒径的增大而增大。可视化观察表明:两种通道在中高热流密度流型不同,其主要相变机制均为薄液膜蒸发模式。

摘要： 连通微通道(平行主通道由支流通道连通)流动沸腾传热具有优越的换热性能,但其传热传质强化机理尚不够明确,限制了其实际应用。鉴于此,本文基于流体体积函数(VOF)方法,对连通微通道内过冷流动沸腾进行二维非稳态数值模拟,研究了流场扰动、脱落汽泡与壁面间的薄液膜分布对微通道当地传热系数的影响规律。结果表明,连通微通道存在两种强化换热机理:支流通道脱落汽泡可增强主通道流场扰动,进而促进了通道热边界层再发展;脱落汽泡与热壁面间可形成薄液膜,该薄液膜减小了换热热阻。同时研究了支流通道倾角(θ)对连通微通道强化换热的影响,结果发现,不同θ时,连通微通道整体平均传热系数提高10.51%~17.66%,单个主通道平均传热系数最高可提升27.94%,且θ=45°时连通微通道具有最佳换热特性。该研究有望为芯片高效冷却结构的设计提供指导。

摘要： 为研究平行通道直冷板的压降特性对换热的影响,本文对不同质量通量(118~1300 kg/(m^(2) s))、入口过冷度(2.5~8 K)条件下低压制冷剂R1233zd(E)在平行通道直冷板内的摩擦压降进行了实验研究,分析了单相及两相摩擦压降以及气液相速度的变化规律。结果表明:在制冷剂单相情况下,随热流密度的增加,通道内的摩擦压降先减小后增加。当制冷剂进入两相状态后,摩擦压降随热流密度的增加而快速增长;质量通量的增加会使汽化核心的位置延后,导致摩擦压降变化趋势突变点的出现有所推迟。此外,在高热流密度下,制冷剂液相速度和气液相相对速度均有所增加;相同干度条件下,较高的质量通量使气液相相对速度增加,摩擦压降增速变快。

摘要： 本文设计搭建了蒸汽发生器管束蒸汽-水两相换热特性试验回路,开展了在三角形排列棒束通道内的蒸汽-水两相流动沸腾换热特性试验研究.分析了质量流速和含气率对传热系数的影响,获得的试验数据并和Chen关系式进行了对比.结果表明:在一定的含气率下换热系数随质量流速的增大而增大;在一定的质量流速下随着平均含气率的增大,换热系数随质量流速的增大而增大;当含气率较小时,棒束通道内的流动沸腾换热系数明显高于管内流动沸腾换热系数,且随着含气率的增大,二者偏差逐渐减小;当平均含气率大于0.2时,二者偏差在±30％以内;结合本文试验数据在Chen公式的基础上得到一个适用于棒柬通道内流动沸腾换热系数的关系式.

摘要： 采用VOF模型对不同重力条件(1–9g)下R134a在1.002mm微通道内的流动沸腾进行了三维数值模拟研究.重力方向与流动方向有垂直、相同和相反三种关系.通过模拟获得了不同工况下微通道内的瞬时流型,并据此分析了重力大小和方向对流动沸腾流型的影响.结果表明,重力的影响十分显著.当重力方向与流动方向垂直时,随着重力的增大,流动逐渐向准分层流演变;当两者方向相同时,气相趋于准椭球/球形状态;当两者方向相反时,气相向拉长的气弹状态发展.

摘要： 通过实验对过载环境下管内两相流的流动、沸腾特性进行了研究.实验系统采用氟利昂R134a作为流动介质;实验对象分别为内径4.07mm和2.17mm的光滑直铜管;实验用侧向过载为0～3.Og,流体流量范围为185～910kg/m2s;流体干度范围为0～0.9;热流密采用19W/m2、28.5W/m2.实验发现,流动沸腾的压降特性受过载大小变化的影响不大;流动沸腾换热特性受过载大小变化的影响较大.

摘要： 搭建了纳米冷冻机油/制冷剂水平光管内流动沸腾换热测试实验台,研究了石墨/R600a纳米制冷剂的在水平直光管内流动沸腾换热特性,分析了纳米石墨对含油制冷剂流动沸腾换热的影响.实验测试段为总长2.5m,外径9.52mm,内径8mm,壁厚0.76mm的紫铜管.在质量流速为150、200、250、300kg·m-2·s-1下,分别测量含油R600a(1:99)、不同质量分数(0.05、0.1、0.2％)纳米石墨冷冻机油和R600a混合物在水平光滑圆管内流动沸腾换热系数随干度的变化趋势.实验结果表明:纳米石墨的添加增强了含油制冷剂的流动沸腾换热.实验获得了基于石墨的含油纳米制冷剂流动沸腾换热关联式,关联式的预测值与94.5％的实验数据偏差在±15％以内.

摘要： 天然制冷剂R600a因其较低的GWP值在小型冰箱制冷系统中得到了应用.本文对含石墨纳米冷冻油R600a混合物在内径为8mm水平管内流动沸腾换热过程摩擦压降特性进行实验研究,并在相同实验工况下与纯R600a进行对比.实验工况:饱和温度为5±0.5oC,热流密度为5.0kW/m,质流密度范围为150和300kg/(m2·s).分析质流密度对含石墨纳米油R600a混合物饱和流动沸腾过程中摩擦压降的影响,并分析石墨纳米油对R600a制冷剂摩擦压降的强化作用.结果表明:含石墨纳米油R600a混合物和纯R600a制冷剂的摩擦压降均随质流密度和干度的增大而增大;在相同质流密度工况下,纳米油的混入强化了摩擦压降.

摘要： 本文对R290制冷剂在微细通道内的流动沸腾换热特性进行了实验研究.研究管径分别为1mm和2mm,热流密度为20～65kW/m2,质量流率为100～200kg/m2s,饱和温度为15°C和25°C,干度范围为0.1～0.9.通过实验数据分析管径、热流密度、质量流率、饱和温度对流动沸腾换热的影响.结果表明,随着管径的下降,换热系数呈现出大幅上升的趋势,其平均增幅为31％.随着热流密度的上升,换热系数呈现出大幅上升的趋势,其平均增幅达到了131％.随着质量流率的上升,换热系数呈现出小幅上升的趋势,其平均增幅为14％.随着饱和温度的上升,大部分换热系数呈现出小幅上升的趋势,其平均增幅为12.6％.在一定范围内,减小管径、增大热流密度、提高质量流率、增大饱和温度,可以强化R290在微细通道内流动沸腾换热.

摘要： 水的管内饱和流动沸腾换热广泛应用于空调制冷系统、核动力系统以及热动力系统.关于水的管内饱和流动沸腾传热关系式已有的评价分析所涉及的关系式数量和实验数据有限,其评价结果的差别很大.本文从11篇论文中收集了1732组水的饱和流动沸腾传热实验数据,以此对34个现有管内流动沸腾传热关系式进行了评价分析,效果最好的两个关系式分别是Fang(2013a)与Fang(2013b),其平均绝对相对误差分别为23％和23.8％.就温差和干度对管内流动沸腾传热的影响进行了分析,获得了有使用价值的结论,为水的流动沸腾传热的进一步研究提供了参考.

摘要： 多孔微通道以去离子水为工质,探讨多孔微通道结构参数、工质过冷度和流量对沸腾换热性能和流动不稳定性进行研究,并与普通微通道进行了对比研究.多孔微通道的烧结粒径分别为30μm、50μm、90μm底厚为200μm和400μm,工质质量流率范围是71‐213kg/m2·s,工质入口温度为60°C和80°C.详细探索多孔微通道结构参数的具体影响.研究发现:多孔微通道最优的厚度粒径比为2‐5,粒径90μm、底厚200μm、400μm与粒径50μm、底厚200μm的多孔微通道换热性能提升最为显著,换热系数最高为铜基微通道的5倍.多孔微通道壁面过热度都小于铜基微通道,换热系数在中高热流密度时随质量流率增加逐渐增大.

摘要： 在直径为8.2mm的均匀加热圆管上对强迫流动沸腾工况下的临界热流密度进行了试验,共获得101个数据,覆盖的参数范围为:压力3～21MPa,质量流率963～3776kg/m2s,进口含汽率-2.79～-0.08,欠热度19～337°C,出口含汽率-0.97～0.78,加热长度2.4m.研究发现:次临界压力区域(P＞18MPa),临界热流密度随着压力的增加明显减小.临界热流密度随质量流率、进口含汽率(进口欠热度)的增加而呈线性增加.出口过冷工况,临界热流密度依赖于局部条件;出口含汽工况,入口条件对临界热流密度有很大影响,表现为总功率控制效应,即随预热功率的增加,所需临界功率随之减小,而二者之和变化很小.试验数据分别与中国原子能科学研究院陈玉宙提出的计算公式和2006临界热流密度查询表(CHF LUT)进行了比对.在欠热及低含汽率范围内试验数据与陈玉宙关系式预测符合较好,但当含汽率大于0.1之后,陈玉宙关系式预测偏小.中低含汽率范围在(0～0.6)内,试验数据与查询表具有良好的一致性.过冷区域,查询表预测偏大.

摘要： 碳氢工质R290(丙烷)是一种纯天然环保制冷剂,其ODP值为0,GWP值只有20,比R410A等HFCs制冷剂更具发展潜力的新冷媒,具有无氟和低碳的双重优势.在分析总结了R290热物性以及管内沸腾传热的相关研究成果的基础上,对相应的流动沸腾换热预测关联式进行了介绍,并论述了R290在目前的应用现状,指出现有应用情况的不足,对进一步的研究设计具有一定的理论价值和指导作用.

摘要： 本发明公开了自然循环系统不稳定流动的沸腾临界实验装置及控制方法，涉及核反应实验技术领域，其技术方案要点是：包括顺次连接且形成自然循环回路的沸腾临界实验本体、换热器、流量调节阀、加热器；自然循环回路通过波动幅值调节阀外接有稳压器，稳压器配置有排气开关阀、充气开关阀、排水开关阀、充水开关阀。可以进行自然循环系统流动不稳定出现后沸腾临界的科学研究，通过合理的调节手段可以获得沸腾临界实验本体入口温度、压力、自然循环平均流量以及自然循环流量的波动周期、波动幅值等不同参数的临界热流密度值，实现自然循环系统流动不稳定过程中沸腾临界的系统性研究。

摘要： 本发明公开了用于流动传热、流动不稳定和沸腾临界实验的装置和方法，解决了现有技术中没有能够同时在一种装置中开展流动传热、流动不稳定和沸腾临界实验的问题。本发明的装置包括堆芯通道实验本体组件、换热器、冷却剂循环泵、预热器；所述堆芯通道实验本体组件为两组，一组由第一流量调节阀、第一流量测量装置和第一堆芯通道实验本体沿着流动方向顺次串联组成；另一组由第二流量调节阀、第二流量测量装置和第二堆芯通道实验本体沿着流动方向顺次串联组成；两组堆芯通道实验本体组件并联设置在循环回路上；所述循环回路上还设置有稳压器。本发明可在同一实验装置上实现核反应堆堆芯通道流动传热、流动不稳定和沸腾临界的实验研究。

摘要： 本发明公开了内置微转子强化流动沸腾散热的微通道热沉系统，包括：微通道热沉、磁力搅拌器和铁磁性微转子，所述铁磁性微转子设置在所述微通道热沉内，其在所述磁力搅拌器驱动下转动，搅拌所述微通道热沉内的沸腾气液两相流，促进气泡脱离并及时给沸腾表面补充液体。本发明可促进气泡脱离并及时给沸腾表面补充液体，抑制干烧，提高散热热流密度，确保流动沸腾换热高效运行。

摘要： 本发明公布了一种利用VOF可视化模型实现流动沸腾可视化的模拟方法。通过ICEM软件建立网格模型，利用ANSYS‑Fluent软件建立流动沸腾可视化物理模型，模型包括VOF模型、Lee相变模型和CSF(continuum surface force)表面张力模型，在UDF（User‑Defined Function）接口导入Lee相变模型，完成模拟计算设置后进行模拟计算。最后根据实验对模拟结果完成模型有效性验证。本发明实现了流动沸腾可视化，为流动沸腾的深入研究提供模拟方法。

摘要： 本发明公开了一种氟利昂流动沸腾传热通用实验台架及实验方法，该实验台架包括主实验回路、冷却回路以及温度和压力测点；该实验方法包括：S1：实验开始前需对整个实验台架进行捡漏，确保高压下无泄漏，实验台架采用充氮气的方式进行充压检漏；S2：确保无漏点后，对台架进行抽真空处理，保证台架无其他不凝性气体；S3：使用氟利昂加注模块对台架进行加注，直到台架中氟利昂全部液化；S4：使用氮气加压模块对稳压器进行充压，直至达到所需的压力；S5：打开气动阀，启动磁力变频泵后，启动水冷机、直流电源和交流电源；S6：调节主实验回路的压力、流量和实验段进口温度至所需值开始进行实验。本发明实验台架具有宽范围和多架构的特点。

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： 本发明提出了一种用于流动沸腾传热实验研究的排气装置，涉及热交换器用管性能测试领域，其包括：加热元件、气体入口端、第一出口法兰、第一密封绝缘垫、导电盘、排气连接端和第二出口法兰，气体入口端的上方设置排气连接端，气体入口端和排气连接段之间设置导电盘，导电盘上设置加热元件，排气连接段与第二出口法兰连通，气体入口端一侧设置第一出口法兰，本发明解决开展流动沸腾传热实验中，出口端存在局部死区，汽相聚集，传热恶化，引发局部熔融，导致装置失效问题。通过该出口端排气系统，可以有效实现局部聚集汽相的有效排出。

摘要： 本发明涉及流动沸腾传热精细化模拟方法，基于耦合了VOF和LS方法优势的界面捕捉方法VOSET，充分考虑流固耦合传热、微液层、动态接触角等因素的影响，并引入合理的核化密度模型，构建了一套可适用于三维矩形细微通道内流动沸腾传热研究的数值模拟方法，实现更加合理、精确的流动沸腾传热数值模拟。本发明克服了现有方法在流固耦合传热、界面捕捉、汽泡成核、微液层描述等方面的不足，实现流动沸腾传热过程的准确描述。利用精细化数值模拟方法对流动沸腾流型和传热过程进行仿真，可得到通道内流场、温度场、沸腾流型和加热壁面温度分布等详细的信息，为电子器件高效冷却、航天航空和核能等领域高效两相热管理系统设计提供理论和技术支撑。

摘要： 本申请涉及一种适用于管内流动沸腾的焊接换热管，包括由金属带弯曲焊接形成的管体，管体的内表面设置有沿着管体的轴线方向依次间隔排列的多个凸柱区；每一个凸柱区均分别包括沿着管体的轴线方向依次排列的第一凸柱组、第二凸柱组和第三凸柱组，第一凸柱组包括在与管体的轴线垂直的圆周方向上依次间隔排列的多个第一凸柱，第二凸柱组包括在与管体的轴线垂直的圆周方向上依次间隔排列的多个第二凸柱，第三凸柱组包括在与管体的轴线垂直的圆周方向上依次间隔排列的多个第三凸柱；沿着管体的轴线方向观察时，每一个第二凸柱均布置在对应的相邻两个第一凸柱之间。本申请缓解甚至完全消除了换热管中凸柱区的干涸现象，有助于提升换热管的换热效率。