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R513A在水平管内流动沸腾传热特性的研究

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制冷学报 2024年第5期45卷 137-144页

作者：朱天意黄理浩陶乐仁上海理工大学能源与动力工程学院上海200093 上海市动力工程多相流动与传热重点实验室上海200093

全球变暖已成为各国关注的全球性问题,因此第4代新型环保制冷剂的研究迫在眉睫。制冷剂在蒸发器内的沸腾传热特性直接关系到该制冷剂的应用。R513A是R134a的替代制冷剂,通过实验研究R513A和R134a在12.7 mm水平光滑管和内螺纹管内的沸腾... 详细信息

全球变暖已成为各国关注的全球性问题,因此第4代新型环保制冷剂的研究迫在眉睫。制冷剂在蒸发器内的沸腾传热特性直接关系到该制冷剂的应用。R513A是R134a的替代制冷剂,通过实验研究R513A和R134a在12.7 mm水平光滑管和内螺纹管内的沸腾传热特性,分析质量流速、蒸发温度、热流密度和内螺纹结构对传热系数及压降变化的机理。实验工况:制冷剂的质量流速为100~200 kg/(m^(2)·s),蒸发温度为5~10℃。结果表明:沸腾传热系数随着热流密度的增大发生显著变化;随着质量流速的增加,沸腾传热系数增大15.06%~42.33%,压降增大26.16%~61.83%;随着蒸发温度升高,沸腾传热系数增大13.27%~38.25%,压降减小19.53%~33.27%;内螺纹管的传热系数显著高于光滑管,强化倍率最大为2倍。相同工况下,R513A的沸腾传热系数比R134a增大约25.61%~30.74%,R134a内螺纹管内压降比R513A平均高约12.33%;随着热流密度的增加,R513A的流型转变较R134a提前,此时沸腾传热系数急剧下降。

关键词：内螺纹管流动沸腾传热系数摩擦压降 R513A

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冷风干燥鲫鱼干燥特性及品质分析

食品与发酵工业 2024年第19期50卷 223-228页

作者：刘永杰陶乐仁冯东昱上海理工大学制冷与低温研究所上海200093

冷风干燥技术在鲫鱼加工领域目前鲜有报道。为探究不同冷风干燥温度(5、10、15、20、25℃)下的鲫鱼片干燥特性与品质,并与热风经典条件进行对比,该文使用冷风干燥机对鲫鱼片进行干燥,利用了Fick第二定律以及Arrhenius方程计算可得各温... 详细信息

冷风干燥技术在鲫鱼加工领域目前鲜有报道。为探究不同冷风干燥温度(5、10、15、20、25℃)下的鲫鱼片干燥特性与品质,并与热风经典条件进行对比,该文使用冷风干燥机对鲫鱼片进行干燥,利用了Fick第二定律以及Arrhenius方程计算可得各温度下鲫鱼片的有效水分扩散系数及冷风干燥活化能,对比分析了4种常见的薄层干燥经验模型的拟合情况,寻求能够较好的描述冷风干燥鲫鱼片过程的薄层干燥模型,并以鲫鱼片的质构、色差等作为评价指标。结果表明,各温度下鲫鱼片的有效水分扩散系数为1.51E-11~4.61E-11 m^(2)/s,冷风干燥活化能为38.97 kJ/mol,在4种常见的薄层干燥经验模型中,Two-terms模型拟合效果最佳,鲫鱼片的硬度随温度的升高而增大,弹性、内聚性、咀嚼性、回复性随温度的升高先增大后减小,15℃下达到最大值,这与蛋白质的变性以及脂质的氧化有关,且此温度下鲫鱼片能保持较好的亮度、红度与黄度。

关键词：冷风干燥鲫鱼干燥特性薄层干燥模型品质分析

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多结构强化管换热特性的实验研究

化学工程 2024年第5期52卷 53-58,78页

作者：钱含琪黄理浩陈建红陶乐仁上海理工大学能源与动力工程学院上海200093 上海市动力工程多相流动与传热重点实验室上海200093 上海第一冷冻机厂有限公司上海201901

基于单管换热实验系统,研究光管和双侧强化管的换热机理,利用Gnielinski公式和热阻分离法分别计算4种强化结构换热管的管内外换热系数,并对光管外的冷凝过程进行数值模拟。结果表明:冷凝液光管模拟结果与实验结果之间误差<15%,能够较好... 详细信息

基于单管换热实验系统,研究光管和双侧强化管的换热机理,利用Gnielinski公式和热阻分离法分别计算4种强化结构换热管的管内外换热系数,并对光管外的冷凝过程进行数值模拟。结果表明:冷凝液光管模拟结果与实验结果之间误差实验数据拟合EX3与EX4的关联式,误差在±20%的范围内,符合预期可靠性。

关键词：水平单管强化换热强化结构换热机理换热系数

蒸汽加热垂直矩形窄通道内流型与局部换热特性研究

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动力工程学报 2024年第10期44卷 1515-1524页

作者：顾晟杰陶乐仁金程居一伟赵谢飞上海理工大学能源与动力工程学院上海200093 上海市动力工程多相流动与传热重点实验室上海200093

为了明确竖直矩形窄通道内各阶段流动沸腾的换热特性,优化换热器性能,以去离子水为工质,对尺寸为1400 mm×250 mm×2.75 mm(高×宽×深)的蒸汽加热垂直矩形窄通道内流动沸腾流型与局部换热特性进行实验研究。将由实验数据得到的流型图... 详细信息

为了明确竖直矩形窄通道内各阶段流动沸腾的换热特性,优化换热器性能,以去离子水为工质,对尺寸为1400 mm×250 mm×2.75 mm(高×宽×深)的蒸汽加热垂直矩形窄通道内流动沸腾流型与局部换热特性进行实验研究。将由实验数据得到的流型图与不同加热条件下的现有流型图进行了对比分析。结合流型变化分析了进口温度、质流密度、加热功率对局部换热特性的影响,并基于对实验数据的参数分析,得到适用于该实验工况下的新流动沸腾传热关联式。结果表明:入口温度的升高对提升核态沸腾段的换热有积极作用,而在进入搅拌流阶段后,其对局部传热系数的影响很小;质流密度增加会降低核态沸腾阶段的局部传热系数,提升液膜流动蒸发区的局部传热系数;随着加热功率的增加,局部传热系数的峰值呈现左移的趋势;新的传热关联式能很好地预测该实验工况下蒸汽加热垂直矩形窄通道内流动沸腾的局部传热系数。

关键词：窄通道流动沸腾可视化换热特性蒸汽加热

R513A在不同肋结构水平管内的流动沸腾换热性能

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化工进展 2024年

作者：张青黄理浩陶乐仁朱天意金云飞上海理工大学能源与动力工程学院上海市动力工程多相流动与传热重点实验室

全球变暖日趋严重，新型环保型制冷剂研究迫在眉睫，制冷行业需要对现有的制冷剂工质进行替换并进一步强化换热器的传热效率。在不同肋结构的水平管内进行R513A的流动沸腾实验研究，探究不同肋结构、质量流速(300～500kg·m-2·s-1)、... 详细信息

全球变暖日趋严重，新型环保型制冷剂研究迫在眉睫，制冷行业需要对现有的制冷剂工质进行替换并进一步强化换热器的传热效率。在不同肋结构的水平管内进行R513A的流动沸腾实验研究，探究不同肋结构、质量流速(300～500kg·m-2·s-1)、蒸发温度（5～10℃）对传热系数及压降变化的机理。结果表明：R513A在内螺纹管的管内沸腾传热系数相比光管有23%～120%的提高，但其在内螺纹管内的压降均高于光管；对比肋结构对换热的影响可以发现较大的螺旋角加剧管内二次流的产生，较大的齿条数可以增加沸腾传热的有效传热面积，使得换热增强；R513A沸腾传热系数和压降随着质量流速的增大而增大；随着蒸发温度升高沸腾传热系数增大，而压降减小；通过比较单位压降传热系数可知4#螺纹管综合换热性能最优，肋结构参数对内螺纹管综合性能的影响集中在低、中干度区域，在高干度区域影响较小。在本实验工况下，Kaew-on关联式和Chisholm关联式分别对R513A在光管内传热系数和压降的预测精度最高，平均相对误差分别为-4.74%和7%；Yu关联式和Miller-Steinhagen关联式分别对内螺纹管内传热系数和压降的预测效果更好，平均相对误差分别为14.16%和3.66%。

关键词：肋结构流动沸腾 R513A 传热系数压降关联式

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面向药材贮藏的热泵干燥系统实验研究

包装工程 2024年第1期45卷 1-9页

作者：汪泽林张良徐笑锋吴清清上海理工大学上海200093 上海海立电器有限公司上海201206

目的针对药材贮藏前传统干燥处理方法效率低,药材易变质,处理能耗高,不利于药材高品质贮藏等问题,优化药材干燥处理方法至关重要。方法采用真空低温干燥技术,设计一套以真空干燥箱为传质系统进行低温干燥的热泵干燥处理系统。系统包含... 详细信息

目的针对药材贮藏前传统干燥处理方法效率低,药材易变质,处理能耗高,不利于药材高品质贮藏等问题,优化药材干燥处理方法至关重要。方法采用真空低温干燥技术,设计一套以真空干燥箱为传质系统进行低温干燥的热泵干燥处理系统。系统包含基于热泵压缩机驱动的真空低温干燥系统、真空泵、变频风机等设备,通过对其进行干燥性能实验研究,分析获得热泵冷凝温度、空气入口风速以及空气入口温度对该系统干燥性能的影响。结果在环境真空压力−40~0 kPa实验条件下,热泵真空低温干燥系统的干燥量、干燥效率、传质系数及传热系数最大值分别为3.96 kg/h、44.19%、3.75 g/(m^(2)·s)、3.25 W/(m^(2)·℃),析湿过程传质系数及传热系数最大值分别为44.51 g/(m^(2)·s)及36.03 W/(m^(2)·℃),热泵系统最大能效为6.08。对实验数据进行回归分析,得到热泵真空低温干燥系统干燥效率模型,模型计算值与实验值的最大偏差在±21%以内,平均偏差为9.18%,预测效果较好。结论相较于常压下热泵低温干燥技术,基于真空低温干燥技术的热泵干燥系统能够有效提高药材干燥效率,降低药材干燥处理过程中的能源消耗,为药材高品质贮藏提供保障。

关键词：热泵药材贮藏低温蒸发药材干燥真空环境传热传质

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基于热泵的大豆低温干燥储存系统设计

包装工程 2024年第7期45卷 104-111页

作者：方启张良李昊玥周汉涛上海理工大学上海200093

目的针对环境温湿度变化以及大豆种子呼吸作用在储存室内引起的结顶、结块现象,造成储存过程中出现霉变或发芽等问题,基于热泵系统为大豆育种样本设计一套低温干燥储存系统。方法通过数学模型计算各部件负荷,利用CFD模拟仿真技术选择合... 详细信息

目的针对环境温湿度变化以及大豆种子呼吸作用在储存室内引起的结顶、结块现象,造成储存过程中出现霉变或发芽等问题,基于热泵系统为大豆育种样本设计一套低温干燥储存系统。方法通过数学模型计算各部件负荷,利用CFD模拟仿真技术选择合适的气流组织形式,然后对设计的系统送风温湿度稳定性、储存室内送风均匀性以及温度均匀性进行试验分析。结果基于单侧送风+对侧回风气流组织设计的系统,在工作过程中,送风温度波动范围为±1℃,相对湿度波动范围为±4%,室内最大温度偏差为1.8℃,室内送风速度小于2 m/s。结论基于合理的选型设计计算以及送风组织布置,结合育种样本长期储存的环境需求,设计了能够提供理想环境的控制系统,均匀的温度场以及气流分布在确保了样本储存质量的同时,有效降低了人工倒仓成本。这一设计能够为育种研究提供可靠的技术支持,对推动农业发展产生积极影响。

关键词：热泵恒温品质干燥数值模拟育种

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竖直矩形窄通道内沸腾换热特性及液滴夹带的实验研究

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热能动力工程 2024年第2期39卷 101-108,183页

作者：金程陶乐仁赵谢飞居一伟上海理工大学能源与动力工程学院上海200093 上海市动力工程多相流动与传热重点实验室上海200093

对通道尺寸为1400 mm×250 mm×2.75 mm的竖直矩形窄通道内沸腾换热特性及液滴夹带进行了实验研究,分析了不同液位、加热蒸汽流量、补液温度下换热性能以及液滴夹带的变化规律。实验结果表明:随着初始液位高度的提高会出现一个拐点,在... 详细信息

对通道尺寸为1400 mm×250 mm×2.75 mm的竖直矩形窄通道内沸腾换热特性及液滴夹带进行了实验研究,分析了不同液位、加热蒸汽流量、补液温度下换热性能以及液滴夹带的变化规律。实验结果表明:随着初始液位高度的提高会出现一个拐点,在到达拐点后,继续提高初始液位以及增加补液量将不会改变最终液位的高度;实验段的传热系数随着液位的升高先增大,并在拐点附近达到最大值,随后减小;在相对液位低时,未出现液滴夹带,而当液位逐渐接近液位拐点时,通道出口逐渐出现液体,而夹带量在液位达到拐点后迅速上升;随着加热蒸汽流量的提高,换热量的增加使沸腾换热更加剧烈,传热系数和带液量显著增大;补液温度越高,传热系数越大,但是补液温度对带液量无明显影响。

关键词：矩形窄通道换热液滴夹带液位

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蒸汽加热窄矩形通道内完全沸腾起始点研究

化学工程 2024年第7期52卷 39-44,50页

作者：顾晟杰陶乐仁金程赵谢飞居一伟上海理工大学能源与动力工程学院上海200093 上海市动力工程多相流动与传热重点实验室上海200093

以去离子水为工质,对尺寸为1400 mm×250 mm×3.5 mm(高×宽×深)的蒸汽加热竖直矩形窄通道内完全沸腾起始点进行实验研究,并对气泡脱离直径构建预测模型。分析入口温度、质量流量以及加热蒸汽流量对完全沸腾起始点位置及对应位置处壁... 详细信息

以去离子水为工质,对尺寸为1400 mm×250 mm×3.5 mm(高×宽×深)的蒸汽加热竖直矩形窄通道内完全沸腾起始点进行实验研究,并对气泡脱离直径构建预测模型。分析入口温度、质量流量以及加热蒸汽流量对完全沸腾起始点位置及对应位置处壁面过热度的影响。基于Hata、Mcadams的公式模型提出实验工况范围内蒸汽加热竖直窄矩形通道的完全沸腾起始点过热度的预测关联式,其平均相对误差为6.11%;采用力学方法对加热壁面附壁气泡进行力学分析,构建基于受力平衡的气泡脱离直径预测模型,采用可视化实验进行验证,其平均相对误差为13.37%。

关键词：窄通道完全沸腾起始点壁面过热度气泡脱离直径