【摘要】：強(qiáng)化傳熱是一個經(jīng)久不衰的課題,其相關(guān)研究涉及工業(yè)應(yīng)用的多方面�？萍嫉陌l(fā)展與進(jìn)步對強(qiáng)化傳熱的手段、方法提出了更高的要求,強(qiáng)化傳熱的研究熱點也逐漸由常規(guī)通道單相流動轉(zhuǎn)移到微小通道多相流動。雖然多相流應(yīng)用較為廣泛,但是微小通道內(nèi)多相流的流動換熱特性研究仍有很大的不足,其強(qiáng)化傳熱的機(jī)理認(rèn)識不夠。本文主要針對微小通道內(nèi)的無相變Taylor流動及冷凝環(huán)形流動進(jìn)行研究,采用數(shù)值模擬及實驗的方法分析微小通道內(nèi)兩相流型對強(qiáng)化傳熱的影響,并分析其傳熱強(qiáng)化機(jī)理。微小通道內(nèi)的無相變Taylor流動是一種重要的兩相流型,廣泛應(yīng)用微反應(yīng)器、微電子器件散熱等領(lǐng)域。模擬結(jié)果表明:Taylor氣泡上升速度高于兩相入口速度,隨毛細(xì)數(shù)(Ca)增大而增大,無量綱的液膜厚度隨氣泡毛細(xì)數(shù)的增大而增大。Taylor流動液柱區(qū)域的內(nèi)循環(huán)會增大壓力損失、提高換熱系數(shù),Taylor流動的內(nèi)部流線與充分發(fā)展?fàn)顟B(tài)的等溫線吻合.相比單相工況,Taylor流動的換熱可較早達(dá)到充分發(fā)展?fàn)顟B(tài)。方形及矩形通道內(nèi)三維Taylor氣泡受到壁面的限制作用,在較低的Ca下呈現(xiàn)非軸對稱形狀,而在較高Ca下,壁面限制作用減弱,Taylor氣泡呈現(xiàn)軸對稱形狀。循環(huán)區(qū)域的體積隨Ca的增大而降低,無量綱循環(huán)時間隨Caa的增大而增大,表明Taylor氣泡的徑向混合作用隨Ca的增大而降低。Taylor流動換熱系數(shù)的提高與壓力損失的增大隨內(nèi)循環(huán)區(qū)域的增大及循環(huán)時間的減小而更加明顯。與單相流動及Taylor流動不同,微小通道內(nèi)的冷凝流動可以利用汽化潛熱,其換熱效果優(yōu)于前者。本文采用數(shù)值模擬與實驗的方法研究微小通道(光管、扁平管及內(nèi)螺紋管)內(nèi)的冷凝換熱阻力特性,結(jié)果表明:冷凝換熱系數(shù)隨干度、質(zhì)量流量、重力加速度的增大和管徑以及飽和溫度的減小而提高;摩擦壓力梯度隨干度、質(zhì)量流量的減小而降低,隨管徑及飽和溫度的減小而增高;液膜厚度隨飽和溫度的增大而逐漸增大,隨著質(zhì)量流量、干度的增大以及管徑、重力加速度的降低而降低,換熱系數(shù)的分布情況與液膜厚度基本相反。液膜雷諾數(shù)(Re)較低時,液膜區(qū)域湍流度較小,湍流粘度對液膜區(qū)域的等效導(dǎo)熱系數(shù)的影響較小,換熱系數(shù)主要由液膜厚度決定;隨液膜Re的增大,液膜區(qū)域湍流強(qiáng)度對換熱系數(shù)的影響要高于液膜厚度的作用。冷凝流動相變傳質(zhì)僅存在于相界面附近,通道內(nèi)的汽相介質(zhì)會向此部分區(qū)域流動,在重力的作用下形成一縱向渦,當(dāng)重力作用減弱時,縱向渦逐漸減小至消失。在相同的換熱面積下,扁平管的換熱系數(shù)及摩擦壓力梯度高于圓管,且隨通道縱橫比的增大而增大,強(qiáng)化作用在高干度及高質(zhì)量流量下更為顯著。扁平通道內(nèi)液膜傾向于集聚在通道的圓弧角落區(qū)域而非通道的底部,通道的頂部與底部液膜較薄,角落區(qū)域較厚。當(dāng)重力作用對兩相流動的影響顯著時,扁平管的換熱強(qiáng)化效果較低,當(dāng)表面張力及慣性力作用明顯時,扁平通道具有較好的換熱強(qiáng)化作用。螺旋傾角引起的旋流,促使通道底部液膜沿螺旋槽道流動至通道頂部,冷凝過程中汽液界面基本為軸對稱形狀。由于螺旋內(nèi)肋的擾流作用,流線呈螺旋狀,螺旋內(nèi)肋的擾流作用主導(dǎo)冷凝流態(tài),重力作用被抑制,截面流線呈螺旋狀。內(nèi)螺紋管對應(yīng)的換熱面積提高、環(huán)形流區(qū)域增大、高干度下液膜較薄以及翅片的繞流作用均會提高其換熱系數(shù),同時翅片的擾流會進(jìn)一步加大壓力損失。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TK124

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 徐進(jìn)良;;新型相分離冷凝器相變傳熱強(qiáng)化機(jī)理研究[J];科技資訊;2016年14期

2 馮釗贊;李俊業(yè);李蔚;;單面加熱微細(xì)窄通道內(nèi)過冷沸騰的傳熱特性[J];浙江大學(xué)學(xué)報(工學(xué)版);2016年04期

3 王維萌;馬一萍;陳斌;;十字交叉微通道內(nèi)微液滴生成過程的數(shù)值模擬[J];化工學(xué)報;2015年05期

4 邱國棟;蔡偉華;吳志勇;姜益強(qiáng);姚楊;;Lee相變傳質(zhì)方程中傳質(zhì)系數(shù)取值的分析[J];哈爾濱工業(yè)大學(xué)學(xué)報;2014年12期

5 劉納;李俊明;;R32在水平微細(xì)圓管內(nèi)凝結(jié)換熱的數(shù)值模擬[J];化工學(xué)報;2014年11期

6 胡婭萍;盧元麗;吉洪湖;王鳴;;層板冷卻渦輪葉片前緣內(nèi)部流動與傳熱特性實驗[J];航空動力學(xué)報;2014年02期

7 車翠翠;田茂誠;張冠敏;冷學(xué)禮;;Experimental study by PIV of swirling flow induced by trapezoid-winglets[J];Journal of Hydrodynamics;2013年06期

8 何雅玲;楚攀;謝濤;;縱向渦發(fā)生器在管翅式換熱器中的應(yīng)用及優(yōu)化[J];化工學(xué)報;2012年03期

9 賈月;唐大偉;;一種熱管散熱器對大功率LED散熱效果的研究[J];中國科學(xué)院研究生院學(xué)報;2012年01期

10 冷學(xué)禮;張冠敏;田茂誠;程林;;場協(xié)同原理在對流換熱中的應(yīng)用方法[J];熱能動力工程;2009年03期

，

本文編號：2327653