以煤炭为主体消费结构以使得我国能源短缺问题与日俱增,为了加快能源安全战略发展,减少对各类一次能源的过度依赖,优化能源结构,促进其高效利用,实现节能减排已经势在必行。强化传热技术,可以实现石油、冶金、化工、电子器件冷却等诸多领域的换热设备高效换热、能源节约的目的。因此,对于换热的强化研究,即提高换热器的综合换热性能的研究一直都是学者们关注的焦点。管内对流强化传热技术的研究,旨在增加流体对边界层的扰动,加强核心区域流体与壁面流体的热量传递,从而降低能耗,提高综合换热能力的技术。本文进行了管内对流强化化热特性的研究,主要工作包括以下几个方面:首先,本文基于强化换热理论,提出了一种新型管内核心区域插入非对称高度矩形小翼涡流发生器,使用数值仿真软件Fluent 15.0,研究了管内插入矩形小翼在湍流状态下,矩形小翼的倾角、翼高对换热性能、阻力特性的影响。结果表明,矩形小翼产生的纵向涡流可以将核心区域的冷流体与壁面的热流体混合加强,且矩形小
(本文共94页)
|
管内冷凝以其更高的效率被广泛的应用于多种换热场景当中,冷凝传热系数的测定对系统和设备的设计、开发和评估有重要意义。冷凝传热系数受多种参数的影响,如质量流速、蒸汽干度、管径、饱和温度、制冷剂特性、热流密度等,因此其影响因素的复杂性导致国内外针对强化管内冷凝换热的研究也一直是传热领域的热点问题之一。本文进行了以制冷剂R410A为工质,在包含光滑管在内的三根水平换热管内对流冷凝换热特性的实验研究。主要研究了R410A在不同类型强化管内的局部冷凝流型、换热系数和摩擦阻力损失随各种参数的变化,并对两种强化管进行了性能评估对比。同时根据可视化实验结果,确定了不同工况下冷凝的局部出口流型,并与已有的冷凝流型图进行了对比分析。除此之外,还基于实验数据进行了换热系数预测经验关联式的对比及修正拟合。实验结果表明,制冷剂的管内冷凝换热系数和摩擦压降随着干度的降低而降低,随质量流速的增大而增大。Cu-HX管和Cu-1EHT管的平均换热系数分别平均比光滑.
(本文共77页)
|
强化换热技术对能源合理利用和环境保护乃至人类可持续发展有重要意义。本文基于扰动或破坏边界层强化换热理论提出一种新型强化换热管——带迎流曲面的间断螺旋内肋换热管,并对矩形、半椭形、三角形、圆顶矩形和梯形五种截面形状的间断螺旋内肋换热管在雷诺数处于3200～9600范围内的流动和传热特性进行了数值模拟;结合迹线图和速度矢量图阐明了间断螺旋内肋换热管内流体的运动方式。通过数值计算方法分析了肋基、肋高、螺旋角、头数和肋长等结构参数对换热与阻力特性的影响。结果表明:1)经过对迎流曲面和平直迎流面间断螺旋内肋的计算发现,雷诺数低于4800时,有、无迎流曲面结构对换热与阻力特性影响不大。但在雷诺数大于6400时,迎流曲面的存在能有效减小流体流过间断螺旋内肋始端处的局部阻力,与无迎流曲面结构相比,阻力系数是其60%。2)雷诺数较高(5000以上)时,圆顶矩形截面间断螺旋内肋的强化换热效果*好,努塞尔数是效果*差的三角形肋的1.31倍,之后依次是.
(本文共66页)
|
随着微机电系统、大规模集成电路和大功率发光二极管技术的不断发展,**电子元器件及设备的微型化和集成化程度不断增加,高性能器件的功率热负荷不断攀升,设备的稳定性及可靠性受到严重威胁。金属泡沫是一种兼具结构与功能的新型强化换热介质,金属泡沫热沉具备结构紧凑、散热效率高等优点,成为解决高功率器件散热的有效方案之一。然而,相对于传统热沉,金属泡沫热沉内的流动与换热特性必然呈现不同的现象和规律。因此,系统开展金属泡沫热沉内强制对流换热的研究,对深入揭示金属泡沫内的传热特性规律具有重要的学术意义,对指导高效低阻金属泡沫热沉的设计与优化可提供坚实的理论支撑。本文采用数值及实验研究相结合的方法,对应用于高热流密度电子器件冷却金属泡沫热沉内的强制对流传热特性开展了系统研究。借助数值模拟方法分析了金属泡沫孔隙结构、通道几何结构及热物性参数与金属泡沫内局部非平衡传热特性间的内在联系;建立了考虑粘性阻力、惯性阻力及骨架与流体耦合传热关系的三维数值模型,
(本文共168页)
|
与传统的连续螺旋翅片管相比，锯齿螺旋翅片管制作简便、翅化比大且换热更强，已在联合循环余热锅炉等大型烟气热能回收装置中得到应用。但当前对其强化换热特性的基础研究较少，以往相关研究中不同研究者所得结论也不尽一致，制约了该换热管型的有效使用与广泛应用。本文在分析锯齿螺旋翅片管束强化换热机理的基础上，对锯齿螺旋翅片管错列管束的强化换热特性进行了较为**的实验与数值模拟研究。在高温回流传热风洞中对12个锯齿螺旋翅片管束进行了实验研究，获得了横向管距、纵向管距及翅片间距在Re=4000~范围对管束换热特性和阻力特性的影响，并提出了相应的管束换热及阻力计算关联式，为相关工程提供了大量基础数据和设计依据。利用Fluent软件对10个实验管束的翅侧流动与换热特性进行了数值模拟，并根据实验结果对本文数值模拟方法及模拟结果进行了检验，结果表明二者相符较好。设计了28个模拟管束，在Re=~范围就相关结构因素对管束强化换特性.
(本文共186页)
|
压电风扇是一种由压电陶瓷片和柔性膜片组成的固态设备,其工作原理是利用压电陶瓷的逆压电效应迫使压电陶瓷周期性地伸缩,并带动柔性膜片同频振动,从而激励周围流体形成自叶尖向下游平稳输出的准射流。由于压电风扇具有结构简单、低能耗、低噪声、易于控制等诸多优点,在电子设备冷却、能量收集、仿生机器推进等多方面显示出广阔的应用前景,成为流动控制和传热强化的一个研究热点。为深化认识压电风扇激励在通道流中的流动换热特征及其影响机制,本文针对压电风扇开展了以下四个方面的研究:首先,运用激光多普勒测振仪对单风扇的振动模态和在多种边界条件下的振动特性以及双风扇相干振动特性进行了实验研究,获得了激励电压、通道流速度、双风扇间距和相位等因素对于振动特性的影响,据此建立描述风扇振动位移规律的经验关联式。研究结果表明,在通道流中,单风扇的气动阻尼主要受攻角和主流速度影响。攻角越大,主流速度越小则风扇所受到的阻尼越小。对于双风扇系统,风扇所受气动阻尼和风扇排布方式.
(本文共174页)
|
