自然对流换热

摘要： 设计了一种基于自然对流换热末端的热泵的循环系统并搭建了该系统的实验装置,利用环境间对该系统的启动过程特性、制热性能、丝管式末端表面温度分布以及室内垂直温度梯度进行了测试.结果表明,该热泵系统启动迅速,丝管式末端的表面温度分布较为均匀,室内空气垂直温差仅为2.1°C,且随着室外温度的升高,该系统的制热量、功耗以及COP均逐渐升高,在室外温度为-20°C～5°C的范围内,其COP最高可达4.34.

摘要： 采用数值模拟和无量纲分析方法,对烟气驱动空气自然对流换热装置的流动、换热情况进行研究.结果表明:(1)随着空气通道瑞利数的增加,烟气通道换热边界层变薄,空气通道换热边界层变厚;(2)换热量随烟气通道入口温度增大而增大,同时,随着烟气通道入口流速增大,换热量的增加显著;(3)无量纲烟气通道入口流速为0.93时,随着烟气通道入口温度的增大,烟气通道内的回流区从无到有,且宽度逐渐增大,对传热过程的不利影响作用更强.因此,通过增大烟气通道入口流速,能明显减小烟气通道内回流区宽度,增强自然对流强换热效果.

摘要： 空腔模盒内空气层的存在使得磷石膏空腔楼盖具有较大的保温隔热潜力,常规厚度的空气层对于空腔楼盖的保温性能提高不大.通过对磷石膏空腔内空气对流情况进行分析,确定了磷石膏空腔内空气对流的数学模型.根据Ostrach给出的对流临界Ra数,结合贵阳市冬季气候条件,将傅里叶定律运用于平壁,确定了保温条件下常规尺寸的磷石膏空腔模盒内不发生对流换热的最优空气层厚度为0.02 m,改良了磷石膏空腔模盒.最后运用Fluent软件模拟,验证该工况下空腔内对流换热难以展开.

摘要： 对自然对流换热设备进行了优化改造,保留了不影响实验过程的本体部分,优化设计了独立的电加热测量系统和温度测量数显系统,解决了现有实验耗时长 、数据采集量小 、实验工况不稳定 、设备故障等问题.优化改造后的设备提供了更加成熟且灵活的实验条件,使教学方式从传统的验证性实验改革为设计性实验,并在日常的教学实践中体现出诸多优势,具有一定推广价值.

摘要： 为了揭示发动机散热器传热及内部流动特性,特选择465Q型发动机管带纵流式散热器为研究对象,以阐明其几何与物理参数及结构特征;同时建立散热器性能试验台,制订了自然对流传热及流动特性试验方案.在完成散热器自然对流传热和流动特性试验的基础上,得到内部流动流量qv与进出口压强差 Δp和消耗功率P,以及雷诺数Re与散热量Q和压热效率η等的变化规律和性能曲线.通过数值分析拟合出压强差 Δp和功率P经验计算公式,以及散热量Q和压热效率η与温度t1和雷诺数R e的约束方程式.试验结果表明,管带纵流式散热器层流散热效果优于湍流,进水温度越高散热效果越差,外部温度分布不均匀及常态下内部流动消耗功率只占发动机额定功率的0.0065％.

摘要： C 形换热器的结构具有特殊性,有必要对其处于大空间中的自然对流换热机理进行研究.以单 C形传热管作为研究对象,用 CFD 分析技术,对管外流体的流动和热边界层进行分析,得到与直管自然对流换热之间的差异.对 C 形传热管在大空间中自然对流换热稳态时的总体换热进行研究,引入变量 L/H ,与 Ra 数相结合,得到两者与 Nu 之间的关系式,通过数据拟合得到一定范围内 C 形传热管自然对流 Nu 的计算关系式.

摘要： 音圈电机具有体积小、重量轻、速度和加速度响应迅速、力学特性均匀等优良特性,被广泛应用在各类伺服控制系统中.由于音圈电机结构紧凑,导致散热难度加大,在特殊情况下冷却成为制约降低成本、提高寿命的重要因素.以某伺服系统中自然冷却方式音圈电机为对象,以流-固热耦合方法对采用空气和油为冷却媒介时电机内部共轭传热过程进行了分析研究.结果表明,油冷却媒可以显著降低电机内部温度,该种冷却方式对降低电机制造成本、提高寿命,增强控制系统可靠性是有利的.

摘要： 本文对饱和水-泡沫铜多孔介质在方腔内的自然对流换热进行了实验研究.讨论了孔隙率、孔隙密度及倾斜角度对多孔介质自然对流换热的影响.结果表明:自然对流换热随着孔隙率增大而减小.当孔隙率一定时,随着孔隙密度的增大,自然对流换热减小.Nu数随着加热功率的增大而增大,随着腔体倾斜角度的增大而减小.根据相似理论建立了以孔隙率、孔隙密度、倾斜角度为影响变量的换热准则关联式,且误差小于±7.5％.%Natural convection heat transfer is experimentally investigated for a porous medium,water-saturated copper foam,in a square cavity.The effects of porosity,pore density (PPI) and angle of inclination on natural convection heat transfer are discussed.The experi mental results show that natural convection heat transfer rate increases with the decrease of porosity.For a given porosity,the heat transfer rate is found to be lower at higher pore densities.The Nusselt number decreases with the angle of inclination.According to the theory of similarity,the dimensionless heat transfer correlation,including porosity,pore density (PPI) and angle of inclination,is developed,and deviation is within ±7.5％.

摘要： Microscale natural convetion heat transfer is very different with that at macro scale. Comparative method is used to investigate naturel convention heat transfer around horizontal surface of the microscale silicon nitride. Micro Hot Plate(MHP)with activity area of 43.5 μm×43.5 μm,which is manufactured by standard CMOS and simple post-CMOS processes,is used for measurement.And accuracy of the method is studied by finite element simulation. The results show that the air conductance of horizontal silicon nitride surface is 2.63 × 10-5 W/K. The naturel convention coefficient is 1.39×104 W/(m2·K),which is much larger than that at macro scale.%微细尺度的对流换热与常规尺度的有很大不同,采用比较法研究了微细尺度水平氮化硅表面空气自然对流换热的问题.利用标准CMOS工艺和简单的post-CMOS工艺制作出微热板(MHP)测试结构并实验测试,对测试方法的准确性进行了有限元仿真.结果表明:面积为43.5μm×43.5μm的水平氮化硅表面的自然对流的传热热导为2.63×10-5 W/K,由此计算出的自然对流系数高达1.39×104 W/(m2·K),远远高于常规尺度下空气自然对流系数.

摘要： 基于ANSYS CFX,发展了一种自然对流换热数值仿真计算方法.应用该方法对地面热试验中的自然对流换热进行了数值研1究.分别给出了大空间自然对流、平板型热试验真实工况下的换热热流密度大小,并将其与大空间自然对流工程经验公式计算结果、地面试验结果进行对比.结果表明,数值仿真结果具有一定的合理性和准确性,可作为地面热试验自然对流损失项补偿的依据,从而提高地面热试验的准确度和有效性.%In order to investigate the natural convection heat transfer in themal test under ground conditions, a numerial method was developed based on ANSYS CFX. With this method, the heat flux of hot wall in infinite space as well as in the real case of plat thermal test was received, which was proved to be correct after contrast with the result of engineering formula and test result. By applying the achievement, the validity and precision of thermal test under ground conditions can be increased.

摘要： 本文设计加工了蒸发器与冷凝器均采用自然对流换热的一体式空气源热泵热水器,并通过实验获得了热水器性能随环境温度的变化关系、优化的工质充灌量和毛细管长度,评价了热泵运行对室内温度的影响.研究表明,标准工况下该热泵热水器的能效比达到2.83;环境温度为10°C时,150L水箱中的水从10°C升到55°C,需要约450min;而环境温度为30°C时需要约210min.观察了蒸发器结霜现象,随着热泵运行蒸发温度提升,霜会自行化解;对丝管式蒸发器存在的较明显的压力损失和冷凝水现象进行了分析应对.研究结果为此类热泵热水器的应用提供了一定的理论分析与实验依据.

摘要： 针对大空间水平圆管管外自然对流换热进行了实验与数值模拟分析，得到了大空间水平圆管自然对流换热的换热系数随管壁温度变化的规律；与现有实验关联式进行了计算对比，并根据实验数据拟合了水平圆管自然对流换热的实验关联式。运用Fluent模拟了水平圆管的自然对流换热过程，发现Boussinesq近似在温差小于40K的情况下能够得到较为准确的结果，通过模拟结果直观的解释了自然对流换热的机理与水平圆管自然对流换热过程中空气流动发展过程。

摘要： 超临界水流化床反应器可以有效气化湿生物质并且高效产氢。由于超临界水流化床反应器操作时表观流速比较低，因此颗粒与流体之间的自然对流换热是一种主要的传热方式。本文通过数值模拟方法研究了层流条件下由单颗粒与拟临界点附近的超临界水的自然对流换热。Boussiesq 模型和真实物性流体模型被用于模拟。由于物性变化的影响，颗粒表面附近呈现高速度梯度、高表面涡量和高温度梯度的现象。模拟结果表面，拟临界点附近超临界水导热系数和比热的变化对自然对流传热起主导作用，Grashof 数和平均Nusselt 数在对数坐标下为线性关系。

摘要： 本文主要对内设高温圆管封闭方形通道内自然对流换热问题进行了数值计算分析。运用CFD软件对封闭方形通道内的热管与壁面的二维散热问题进行了数值模拟，模拟了封闭腔内空气自然对流换热的温度场和速度场。分析了热管内流体不同的温度和速度的情况下，对封闭通道内的温度场和速度场的影响。

摘要： 在微细金属丝两端施加微弱交流电流，建立了测量微细丝表面空气自然对流换热系数3 ω法模型。利用3 ω法测量了直径为5.3 μ m 水平和垂直方向铂丝表面室温下的空气换热系数。水平和垂直铂丝产生的三次谐波比较接近，结果说明，微尺度下空气的自然对流换热以导热为主，自然对流作用可以忽略。基于3 ω线法原理，引入形状因子并提出了微尺度下铂丝表面换热系数的理论计算模型。空气自然对流换热系数远大于大尺度下的值，主要原因是铂丝自身热容和具有很大的面积体积比值。

摘要： 本文基于非均分网格，发展了求解三维流动与换热问题的四阶7点紧致格式，并利用延迟修正方法将其与SIMPLE算法相结合形成了一种新的紧致修正方法。然后，利用所发展的新的紧致修正方法对圆筒内部的三维自然对流与换热物理问题进行了数值模拟。通过数值调查，验证了新的紧致修正方法的可靠性；同时借助算例，证实了该数值格式具有较高计算精度、低密度计算网格等优点。而且，数值结果表明，在特征参数Ra数大于一定值时，问题的二维假设产生较大的误差，需用三维模型才能得到比较可靠的结果。

摘要： 本文研究了在浮升力作用下三层部分开口方腔的自然对流和污染物的跨层传播问题。文中对不同Ra数下每层的换热和污染物的扩散进行了数值研究，结果表明由于每一层浮升力的不同，各层的流动和换热特征不同，楼层越高，换热越小，并且底层的污染物由于浮升力的作用会传播到高层的方腔内。针对上述这种高层方腔受热和污染易受到底层影响的情况，提出了改善措施，并得出了在改进条件下每层的换热和污染物传播特征，这种高层方腔换热和受感染的现象得到了缓解.

摘要： 采用基于SIMPLE的紧致方法对封闭圆内开缝圆自然对流换热问题进行数值模拟，调查稳态边界条件下流动与换热随时间的变化，并采用相空间重构等方法分析了流动与换热过程中的非线性现象。数值计算结果表明：基于SIMPLE的紧致方法能够有效地模拟王国祥的实验结果；随着Ra增加，封闭圆内开缝圆自然对流换热的发展经过稳定解、周期性振荡解，最终发展为混沌。当Ra=10 5 时，封闭圆内开缝圆自然对流换热是稳态的，计算所得的Keq 数相空间轨线随时间而发展为相空间的一个点。当Ra=10 6 时，随着时间的增加，Keq 数做周期性变化；通过第一次分岔，Keq的重构相空间轨线由一个稳定点分岔成一个封闭的圆环，系统进入一个规则而又稳定的周期性振荡状态。当Ra=10 9 时，随着时间的推移，Keq 数的重构相空间轨线非常复杂，两条相邻轨线无限的接近，但永不相交，表现出混沌特性。

摘要： 本文分别采用LBM和具有QUICK差分格式的SIMPLE方法模拟研究了具有对称结构的封闭方腔内竖直板自然对流换热中的非线性现象。数值结果显示，在Ra数较小时，两种数值方法模拟流动换热的结果均处于稳态，当Ra数超过某一临界值时，两种数值方法模拟流动和换热均发生非稳态振荡，此时流动和换热表现出非对称性。随着Ra数增大，流动和换热均通过单周期分岔从稳态过渡到非稳态，并通过倍周期分岔过渡到混沌，混沌区中会出现周期性窗口。

摘要： 超临界CO2 流体作为新型的替代性环保流体，在废热利用、制冷、反应堆、太阳能热利用等有广泛的应用。利用超临界流体的特性可以简化机械、降低成本、达到紧凑式高效节能设计的目的。本文研究了超临界CO2 流体封闭自然对流回路管道直径的影响。通过数值模拟的方法，考虑进入超临界流体的湍流因素，讨论了不同管径和加热条件下超临界CO2 流动稳定性和换热耦合机理。研究表明超临界流动不稳定性取决于系统换热条件的细节变化，特别是流体冷却环节的效果。研究还针对超临界 CO2 流体重建了自然对流回路流动换热关联式。

摘要： 本发明公开了一种能够直接测量对流换热表面对流换热系数的传感器，该传感器有一壳体，壳体内安装有加热膜、绝热体、第一热电偶，测温圆片安装在壳体顶部构成壳体的盖板，测温圆片的底面镀有加热膜，加热膜上连接有加热引线，加热引线另一端连接在测量仪表上，加热膜与壳体底部之间填充有绝热体，第一热电偶的测温端与测温圆片接触，第一热电偶的正极接线端与第二热电偶的正极接线端连接，第一热电偶的负极接线端与测量仪表连接，第二热电偶的负极接线端与测量仪表连接，第二热电偶的测温端与流体接触。本发明是基于传热学的基本理论而设计的对流换热系数传感器，它可以直接得到被测物体表面的对流换热系数数据，也可以用于测量对流换热表面的对流换热热流，可广泛用于工业生产中。

摘要： 本发明公开了对流换热装置和具有该对流换热装置的炉体。该对流换热装置包括：换热管排和防磨板，所述换热管排包括多根换热管；至少一根所述换热管的迎风面上设有防磨板，所述防磨板沿所述换热管的长度方向可拆卸设置，所述防磨板的横截面为三角形或具有双曲线结构的类三角形形状，所述三角形的顶点或所述双曲线的交点位于所述防磨板远离所述换热管的一侧。该对流换热装置通过在换热管的迎风面上设置可拆卸的防磨板，并控制防磨板的横截面为三角形或具有双曲线结构的类三角形，可以有效避免高温烟气中的灰分等颗粒物在换热管上积灰、结渣以及进而导致的故障停炉过程，显著提高气化炉、锅炉、焚烧炉等的连续运行时间。

摘要： 本发明公开了一种能够直接测量对流换热表面对流换热系数的传感器，该传感器有一壳体，壳体内安装有加热膜、绝热体、第一热电偶，测温圆片安装在壳体顶部构成壳体的盖板，测温圆片的底面镀有加热膜，加热膜上连接有加热引线，加热引线另一端连接在测量仪表上，加热膜与壳体底部之间填充有绝热体，第一热电偶的测温端与测温圆片接触，第一热电偶的正极接线端与第二热电偶的正极接线端连接，第一热电偶的负极接线端与测量仪表连接，第二热电偶的负极接线端与测量仪表连接，第二热电偶的测温端与流体接触。本发明是基于传热学的基本理论而设计的对流换热系数传感器，它可以直接得到被测物体表面的对流换热系数数据，也可以用于测量对流换热表面的对流换热热流，可广泛用于工业生产中。

摘要： 一种强化自然对流换热的异型翅片结构设计方法，先确定自然对流换热问题物理模型：根据实际的基于自然对流换热的翅片结构设计问题，提取出待分析域和几何、物理条件，并建立适用于拓扑优化的物理模型；然后建立基结构的有限体分析模型；再建立异型翅片结构的优化模型:以最小化热源处均温目标函数，采用变密度法结构描述的拓扑优化方法，建立由物理场驱动的优化模型，确定每次的优化方向；然后进行异型翅片结构的迭代优化，获得优化的异型翅片结构；最后对优化后的异型翅片进行光滑圆整处理；本发明无需苛求设计经验，无需进行繁杂的设计、模拟、改进再设计过程，得到的异型翅片结构能充分强化自然对流换热效果，达到最佳冷却效果。

摘要： 本发明公开了一种基于半封闭流道的自然对流强化换热结构，在高度为H的上、下两个平板间竖直插入若干个绝热隔板，将上、下两个平板间的空间分割成为若干个宽度为L、高度为H的流道，所述隔板的顶部和底部与上、下平板之间留有间隙为S的狭缝。与现有技术相比，本发明的积极效果是：本发明涉及层流条件下自然对流的强化换热过程，通过竖直方向上的隔板来规范自然对流换热过程的环流，使得上下壁板间的对流环流个数增加，强度增强，最终增大上下壁面处的温度梯度，从而提高整个壁面的换热效率。

摘要： 本发明公开基于DBD放电装置的圆管表面自然对流换热系数测试分析评价方法，通过以DBD反应器作为作为圆筒内的热源，提出了采用量热法测量DBD放电装置用于加热圆管内气体的热功率，采用圆管外壁面均匀布置多个测温点的方法测量壁面不同角向位置处的温度分布；进而考虑圆管壁面辐射换热和自然对流换热的耦合作用以及空气温度变化导致的热力学参数的变化，求取了圆管壁面的自然对流换热系数并通过数据拟合得到了瑞利数(Ra)的值为1.8×105≤Ra≤3.5×105范围内时圆管壁面的努塞尔数经验公式有效解决传统管道外壁面自然对流换热系数实验测量时存在的加热器电极非同心安装、电极与筒壁间存在气隙而导致的圆筒壁面受热不均匀的问题。

摘要： 一种基于解耦模式的自然对流换热场景快速仿真系统，通过计算机实现，包括输入模块、分析及输出模块，仿真方法是首先导入待分析翅片结构模型；建立自然对流传热场景物理模型，再建立快速求解的自然对流换热场景降阶模型，然后采用高斯‑赛德尔迭代算法对自然对流换热场景降阶模型进行求解，解耦了温度场和压力场，当相邻迭代的温度场的改变量小于指定值或者循环次数大于循环最大次数时，迭代终止；最后得到了在自然对流传热场景下的温度场、速度场；本发明采用自然对流传热场景降阶模型并解耦了温度场和压力场，降低求解规模，减少计算机存储量，提高计算效率，得到适用于自然对流传热场景下的温度场、速度场。

摘要： 本发明公开了一种模块式室内自然对流换热单元的热泵系统，该热泵系统包括多个并联的室内自然对流换热模块、供给三通阀和分配三通阀等。每个室内自然对流换热模块均包括室内自然对流换热单元、节流元件和截止阀；每个室内自然对流换热模块中，节流元件和截止阀并联后的管路一端与室内自然对流换热单元的进口连接，另一端与其他并联的室内自然对流换热模块的节流元件和截止阀的汇合在供给三通阀上；各个室内自然对流换热模块的室内自然对流换热单元的出口端汇合在分配三通阀上。该热泵系统运行的安全性和性能得以提高，其室内自然对流换热单元，不仅结构简单、重量轻、便于模块化制作，而且散热效果好，易于维修和更换。

摘要： 本实用新型公开了一种模块式室内自然对流换热单元的热泵系统，该热泵系统包括多个并联的室内自然对流换热模块、供给三通阀和分配三通阀等。每个室内自然对流换热模块均包括室内自然对流换热单元、节流元件和截止阀；每个室内自然对流换热模块中，节流元件和截止阀并联后的管路一端与室内自然对流换热单元的进口连接，另一端与其他并联的室内自然对流换热模块的节流元件和截止阀的汇合在供给三通阀上；各个室内自然对流换热模块的室内自然对流换热单元的出口端汇合在分配三通阀上。该热泵系统运行的安全性和性能得以提高，其室内自然对流换热单元，不仅结构简单、重量轻、便于模块化制作，而且散热效果好，易于维修和更换。

摘要： 本实用新型公开自然对流换热试验设备，包括底座、试验箱和发热模拟组件，所述试验箱的底部周围固定连接有连接法兰，所述试验箱通过所述连接法兰固定连接在所述底座的顶部，所述发热模拟组件设置在所述试验箱的内底壁上，所述试验箱的顶部设置有升降搅拌机构，所述升降搅拌机构的搅拌端插入所述试验箱内，所述试验箱内设置有流体监测机构。通过设置流体监测机构，能够在流体自然对流时，直接显示出流体的流动方向和各处温度，并在试验箱的侧壁上设置有机玻璃板，能够使试验人员直接的进行观察；通过设置多个连接绳，并在连接绳上设置指示线，在试验箱的流体流动时，带动指示线随流体的流动而飘动，从而便于试验人员观察流体流动方向。