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径向热管传热特性的实验研究与数值模拟

径向热管传热特性的实验研究与数值模拟

作者：韩超灵安徽工业大学

学位级别：硕士

我国工业生产中存在大量含腐蚀性气体的余热烟气无法有效回收利用,因此装置径向热管的换热设备应运而生。径向热管以其良好的传热特性以及套管式结构可以有效防护露点腐蚀造成的危害。除此之外,径向热管还广泛应用于组合式换热器与高温... 详细信息

我国工业生产中存在大量含腐蚀性气体的余热烟气无法有效回收利用,因此装置径向热管的换热设备应运而生。径向热管以其良好的传热特性以及套管式结构可以有效防护露点腐蚀造成的危害。除此之外,径向热管还广泛应用于组合式换热器与高温热管生长炉当中。本文以无吸液芯同轴径向热管为研究对象,探讨了管外温度分布与传热过程的影响因素,并对热管在不同工况条件下的换热效果做出分析与比较,具体内容如下:(1)通过实验研究,得到了热管外壁温度分布与输出功率的变化规律,结果表明热管上侧温度相比底侧较高,并且外壁平均温度随着加热功率的增加和流量的减小而上升,有不凝气体进入热管夹层的径向热管与光管的输出功率明显低于夹层处于真空状况的热管,并且在正常工况下管径60 mm充液率30%热管的输出功率最大。(2)利用matlab12软件,进行实验数据的多项式回归,得到了综合传热系数与炉温-热管外径的拟合公式。并由拟合曲线得出在在43 mm-60 mm管径区间中,直径60 mm条件下的径向热管换热效果最佳。(3)对径向热管内部的蒸发-冷凝过程进行重点分析,推导出工质的平均冷凝换热系数(?)与沸腾换热系数(?)。建立了径向热管的热阻模型,对热管的传热特性进行研究;采用VOF模型对径向热管截面进行可视化模拟,为了使得模拟过程中的蒸发-冷凝现象更为明显考虑了表面张力在壁面上对液膜的作用,并基于Hertz-Knudsen方程编写了相变UDF程序。(4)运用VB程序对径向热管传热特性与轴向温度分布进行分析,模拟结果表明,管外温度分布趋势和冷却水输出功率与实验中基本一致。模拟得到了不同工况条件下各传热环节热阻,发现凝结液膜导热热阻与冷却水对流换热热阻是影响热管换热的关键因素,分析了液膜厚度与传热热阻随流量与炉温的变化规律。(5)基于Fluent软件对热管截面进行了可视化模拟。使用C语言编写UDF程序添加相变过程模拟的质量和能量源项,加入表面张力模型CSF,并对工质进行变物性处理,建立VOF多相流模型,模拟通过液相体积分数云图分析了气液相变规律,通过比较上下壁面平均温度发现实验与模拟值的误差均小于10%。

关键词：径向热管数学模型传热特性实验研究数值模拟

基于分布参数模型的微通道平行流环路热管换热性能研究

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制冷学报 2022年第5期43卷 88-98页

作者：田植政韩超灵陈振乾东南大学能源与环境学院南京210096

基于分布参数模型建立了微通道平行流环路热管的稳态传热模型,并通过实验验证模型可行性,最大相对误差为10.5%。模拟研究分析了充液率、蒸发器和冷凝器高度差等因素对环路热管传热性能的影响。结果表明:环路热管的最佳充液率为80%~105.... 详细信息

基于分布参数模型建立了微通道平行流环路热管的稳态传热模型,并通过实验验证模型可行性,最大相对误差为10.5%。模拟研究分析了充液率、蒸发器和冷凝器高度差等因素对环路热管传热性能的影响。结果表明:环路热管的最佳充液率为80%~105.4%,换热量为1.27~1.36 kW;蒸发器和冷凝器的高度差从0.4 m增至1.0 m时,换热量约提升8.7%。同时,模型能够预测蒸发器流量分配的不均匀性及扁管内部的两相状态,使模拟结果更加精确,对微通道平行流环路热管的结构设计具有一定的参考价值。

关键词：环路热管分布参数模型微通道传热实验验证

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基于VOF与Mixture模型的径向热管数值模拟研究

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基于VOF与Mixture模型的径向热管数值模拟研究

第九届全国工业炉学术会议

作者：韩超灵邹琳江安徽工业大学能源与环境学院

对径向热管截面采用VOF与Mixture多相流模型相结合的数值模拟方法,分析比较两者的工况特性。VOF模型可以清晰的描述管内工质相变过程和温度分布,Mixture模型则在速度场描写更加明显。综合比较,VOF模型能够更加客观的描述热管内部工质相... 详细信息

对径向热管截面采用VOF与Mixture多相流模型相结合的数值模拟方法,分析比较两者的工况特性。VOF模型可以清晰的描述管内工质相变过程和温度分布,Mixture模型则在速度场描写更加明显。综合比较,VOF模型能够更加客观的描述热管内部工质相态变化规律。

关键词：径向热管 VOF模型 Mixture模型两相流

来源： cnki会议评论

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机器学习方法在热工学课程教学中的应用

科学咨询(教育科研) 2024年第6期 126-129页

作者：韩超灵王志荣南京工业大学应急管理学院

随着人工智能和数据科学的迅速发展，机器学习方法在各个领域中均展现出巨大的潜力。在热工学教学中，机器学习的适当引入可以帮助学生更好地理解课程内热力学和传热学方向的关键理论，提高他们解决问题的能力和创新思维。本文将介绍机... 详细信息

随着人工智能和数据科学的迅速发展，机器学习方法在各个领域中均展现出巨大的潜力。在热工学教学中，机器学习的适当引入可以帮助学生更好地理解课程内热力学和传热学方向的关键理论，提高他们解决问题的能力和创新思维。本文将介绍机器学习方法在热工学中的应用前景，并探讨如何在具体的课程知识点中引入机器学习的内容，以提高学生的学习效果和促进热工学的教学改革。

关键词：热工学机器学习方法课程教学改革

基于VOF与Mixture模型的径向热管数值模拟

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工业炉 2016年第2期38卷 24-27页

作者：韩超灵邹琳江安徽工业大学能源与环境学院

采用VOF与Mixture多相流模型相结合的方法对径向热管截面进行数值模拟,分析比较两者的工况特性。VOF模型可以清晰地描述管内工质相变过程和温度分布,Mixture模型则在速度场描写更加明显。综合比较,VOF模型能够更加客观地描述热管内部工... 详细信息

采用VOF与Mixture多相流模型相结合的方法对径向热管截面进行数值模拟,分析比较两者的工况特性。VOF模型可以清晰地描述管内工质相变过程和温度分布,Mixture模型则在速度场描写更加明显。综合比较,VOF模型能够更加客观地描述热管内部工质相态变化规律。

关键词：径向热管 VOF模型 Mixture模型两相流

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径向热管技术的应用综述

径向热管技术的应用综述

第八届全国能源与热工学术年会

作者：韩超灵邹琳江严大炜安徽工业大学能源与环境学院

径向热管元件是一种新型的换热元件,分析介绍了径向热管有着布置灵活、避免露点腐蚀和表面温度恒定的特点。由于其结构特点异于传统热管,由此设计的径向热管广泛应用于化工工业的余热利用以及有温度恒定要求的设备当中。

关键词：径向热管结构特点余热利用应用

来源： cnki会议评论

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中温热管换热器的优化过程与方法研究

中温热管换热器的优化过程与方法研究

第九届全国工业炉学术会议

作者：邹琳江翟笃棉韩超灵安徽工业大学热能与动力工程系

利用"三次设计"优化方法对中温热管换热器冷热流体侧加热段长度、迎风面宽度、翅片高度、翅片厚度、翅片间距、管束横向管间距进行最优参数组合,找出中温热管换热器体积最小的最优解,最大限度降低换热器的体积,提高热管换热器的紧凑性... 详细信息

利用"三次设计"优化方法对中温热管换热器冷热流体侧加热段长度、迎风面宽度、翅片高度、翅片厚度、翅片间距、管束横向管间距进行最优参数组合,找出中温热管换热器体积最小的最优解,最大限度降低换热器的体积,提高热管换热器的紧凑性。同时,对不同温度区域的热管进行了稳定性和可靠性研究。最后运用神经网络方法对优化结果进行模拟仿真,确定最佳方案。

关键词：中温热管换热器神经网络

来源： cnki会议评论

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太阳能吸收式与吸附式制冷技术的比较与发展

节能 2015年第2期34卷 4-7,2页

作者：韩超灵邹琳江严大炜闫磊安徽工业大学能源与环境学院安徽马鞍山243000

通过对太阳能吸收式和吸附式制冷的工作原理、制冷工质对、结构和多效/多床系统的综合分析比较,对提高以上2种系统COP的方法及将来的发展趋势进行了阐述。结果表明:除了使用混合溶液为工质对和聚合集热器之外,运用多效和多床系统也可以... 详细信息

通过对太阳能吸收式和吸附式制冷的工作原理、制冷工质对、结构和多效/多床系统的综合分析比较,对提高以上2种系统COP的方法及将来的发展趋势进行了阐述。结果表明:除了使用混合溶液为工质对和聚合集热器之外,运用多效和多床系统也可以很好地提升其制冷的效率。

关键词：太阳能制冷吸收式吸附式 COP

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中温热管换热器的优化过程与方法

工业炉 2016年第1期38卷 5-8+12页

作者：邹琳江翟笃棉韩超灵安徽工业大学能源与环境学院

关键词：中温热管换热器神经网络