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红外抑制器混合管壁肋片强化传热和引射特性

北京航空航天大学学报 2024年第6期50卷 2009-2017页

作者：吴忠诚单勇张靖周杨宗耀南京航空航天大学能源与动力学院航空飞行器热管理与能量利用工业和信息化部重点实验室南京210016

为了降低直升机分流引射式红外抑制器外露遮挡罩表面温度,提出抑制器外侧混合管表面肋片强化换热结构,采用数值模拟的方法,对抑制器混合管表面肋片结构下的引射和强化传热特性进行了研究。结果表明:与混合管表面无肋片结构相比,肋化的... 详细信息

为了降低直升机分流引射式红外抑制器外露遮挡罩表面温度,提出抑制器外侧混合管表面肋片强化换热结构,采用数值模拟的方法,对抑制器混合管表面肋片结构下的引射和强化传热特性进行了研究。结果表明:与混合管表面无肋片结构相比,肋化的混合管表面对流换热增加了83%,辐射换热减少了31%,遮挡罩壁面平均温度降低了7 K;遮挡罩外侧狭缝进气面积增加后,二级引射冷气量增加了近3倍,遮挡罩壁面平均温度降低了18 K;在遮挡罩上、下位置增加引射口后,引射气流可直接作用于遮挡罩高温壁面,遮挡罩壁面热斑消失。

关键词：红外抑制器肋片引射遮挡罩强化传热

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磁场诱导矩形通道内铁磁流体流动及强化传热

化学工程 2024年第6期52卷 6-11,39页

作者：王翠华贾泽鹏隋佳旭王鑫皓张先珍龚斌沈阳化工大学机械与动力工程学院辽宁沈阳110142

为深入研究外加磁场作用下矩形通道中铁磁流体的流动及换热性能,基于有限体积法对其进行数值仿真计算。分析铁磁流体在不同雷诺数Re、磁场强度B下对努塞尔数Nu及流体阻力系数f的影响,重点对比3种热边界条件下磁场诱导铁磁流体旋流流动... 详细信息

为深入研究外加磁场作用下矩形通道中铁磁流体的流动及换热性能,基于有限体积法对其进行数值仿真计算。分析铁磁流体在不同雷诺数Re、磁场强度B下对努塞尔数Nu及流体阻力系数f的影响,重点对比3种热边界条件下磁场诱导铁磁流体旋流流动的特点、强化传热效果及综合强化性能。结果表明:当外加磁场作用于铁磁流体时,由于磁场-流场-温度场的协同作用,3种热边界条件下,矩形通道内的铁磁流体均产生不同结构的旋流流动,明显强化其传热效果,且施加的磁场强度越大,强化传热效果越好,综合性能更优。在研究范围内,通过对3种热边界条件的比较,四面受热、上下两面受热和底面受热的综合强化因子最大值分别达到了1.372、2.277、2.299。

关键词：铁磁流体矩形通道磁场强化传热旋流流动

微纳尺度池沸腾表面润湿性的气泡成核及强化传热机制

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化工进展 2024年

作者：白依冉翟玉玲戴晶慧李舟航昆明理工大学省部共建复杂有色金属重点实验室

为了研究加热表面润湿性对传热的影响，以纳米铜基板上液氩的池沸腾过程为研究对象，从微观角度探究疏水/亲水性表面的气泡成核过程，进而揭示微纳尺度下池沸腾强化传热机制。使用大规模原子/分子并行模拟器LAMMPS构建Cu-Ar池沸腾模型... 详细信息

为了研究加热表面润湿性对传热的影响，以纳米铜基板上液氩的池沸腾过程为研究对象，从微观角度探究疏水/亲水性表面的气泡成核过程，进而揭示微纳尺度下池沸腾强化传热机制。使用大规模原子/分子并行模拟器LAMMPS构建Cu-Ar池沸腾模型，通过改变界面能量系数α调节表面润湿性程度。在加热温度160K下，研究了α(疏水性α=0.2、0.4、0.5、中性α=1.0以及亲水性α=1.5和2.0)对气泡生长、合并及破裂过程的影响规律。通过气泡核体积、液氩吸收的热流密度以及界面热阻从微观角度分析了铜基板表面液氩池沸腾中的传热机制。结果表明，当α=0.2(超疏水性)时，加热表面向液体的传热量小，界面热阻较大，无气泡生成；当α从0.4增大到2.0时，气泡成核和液膜脱离基板时间分别从7 ns缩短到4 ns、从8.5 ns提前至7 ns；在沸腾起始时刻，当α从0.4增大到2.0时，气泡核体积从291.1增大到373.4 nm3，热流密度从130增大到161.3 kW/cm2，分别提高了22.1%和19.4%。说明亲水表面比疏水表面具有更强的液固相互作用，在沸腾过程中液氩持续吸收热能，促进了气泡的生长和合并，使气泡成核体积增大。同时，亲水性表面的液膜在气膜形成前吸收了更多的热能，界面热阻更低。总之，亲水性表面提供了更有利的沸腾条件，缩短液-气相的转变时间，加速了气泡成核以及气膜的形成，提高了气泡成核及沸腾传热的效率。

关键词：气泡成核表面润湿性沸腾过程强化传热分子动力学

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气相旋转换热器壳程强化传热数值模拟

农机化研究 2024年第5期46卷 257-261,268页

作者：田金凯车刚万霖胡健唐浩黑龙江八一农垦大学工程学院黑龙江大庆163319 黑龙江省北大荒米业集团有限公司哈尔滨150036

目前,针对大批量谷物干燥的换热器种类较少及现有换热器换热量小、换热效率和能源利用率低等问题,在前人研究的基础上改进了气相旋转换热器结构,并改变螺旋叶片螺距来强化壳程传热。采用计算流体力学软件FLUENT数值模拟方法,对气相旋转... 详细信息

目前,针对大批量谷物干燥的换热器种类较少及现有换热器换热量小、换热效率和能源利用率低等问题,在前人研究的基础上改进了气相旋转换热器结构,并改变螺旋叶片螺距来强化壳程传热。采用计算流体力学软件FLUENT数值模拟方法,对气相旋转换热器壳程进行传热特性分析,得到气相旋转换热器壳程流场在两种螺距的螺旋叶片结构下的压力云图、温度云图和流体速度矢量图,并对比不同流量条件下以两种螺旋叶片螺距为变量的壳程压降、壳程出口温度。研究结果表明:在壳程进口流速为4m/s、进口温度为100℃工况下,对比螺旋叶片螺距为277.5mm及壳程螺距为412mm的螺旋叶片,壳程压降增加30.1%,努尔赛数提高为40.7%。

关键词：谷物烘干换热器气相旋转强化传热数值模拟

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变速运动相变胶囊强化传热实验研究

热能动力工程 2024年第2期39卷 117-125页

作者：姜珊齐晓霓屈晓航李佳鹏山东理工大学交通与车辆工程学院山东淄博255000

为了研究变速运动对相变胶囊的强化传热效果,选用十六烷为相变材料,黄铜为壳制备圆柱形相变胶囊,利用曲柄摇杆往复装置实现变速运动并搭建实验平台;实验设计相变胶囊在蓄、放热过程中温度的变化范围为10~30℃,变速运动的方向为沿胶囊轴... 详细信息

为了研究变速运动对相变胶囊的强化传热效果,选用十六烷为相变材料,黄铜为壳制备圆柱形相变胶囊,利用曲柄摇杆往复装置实现变速运动并搭建实验平台;实验设计相变胶囊在蓄、放热过程中温度的变化范围为10~30℃,变速运动的方向为沿胶囊轴向或径向往复运动,振幅为6~12.5 mm,频率为1.55~3.78 Hz,通过测量均匀分布在胶囊内部轴线上8个测点的温度数据分析变速运动的方向、振幅和频率对胶囊蓄、放热效果的影响。实验结果表明:变速运动显著增强了相变胶囊的换热效果,在实验范围内,相比于静止状态,换热系数最大可增加35.6%;胶囊沿径向运动比沿轴向运动强化换热效果更好,沿径向运动时换热时间最多可缩短26.7%;不同工况下胶囊的放热时间均高于蓄热时间,增加振幅和频率可以有效提高蓄、放热效率且对蓄热过程的影响更加显著。

关键词：储热相变材料胶囊变速运动强化传热

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管壳式换热器换热管强化传热研究

化工设备与管道 2024年第4期61卷 19-30页

作者：陈增良徐伟胜丁晨阮晓吴哲王琦超洪炳沅中国石化销售股份有限公司浙江石油分公司浙江杭州310007 浙江海洋大学石油化工与环境学院浙江舟山316022

研究了油库夏季高温导致的油气回收工艺中吸附罐回收率低、吸收塔解吸效率低、油气回收系统能耗过高以及安全隐患较多等问题。将温度较低的地下水作为冷却水,从实践的角度构建多种强化传热结构的管壳式换热器并采用CFD的方法对其热力学... 详细信息

研究了油库夏季高温导致的油气回收工艺中吸附罐回收率低、吸收塔解吸效率低、油气回收系统能耗过高以及安全隐患较多等问题。将温度较低的地下水作为冷却水,从实践的角度构建多种强化传热结构的管壳式换热器并采用CFD的方法对其热力学与水力学性能进行多方面探究。结果表明当油气在管壳式换热器壳程中流动时,热流可以获得更好的冷却效果;油气在壳程流动时,CIRF型换热管具有最佳的热力学性能,RAW型换热管具有最佳的水力学性能。综合油气回收工况与计算结果配置CIRF型换热管的管壳式换热器在油气回收工艺中有着较强的适用性,其可以在有效提高油气的冷却效果的同时兼顾换热器的水力学性能。

关键词：油气回收 CFD 管壳式换热器翅片强化传热

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定形相变材料储热性能和强化传热研究进展

化工新型材料 2024年第6期52卷 7-11,24页

作者：李琳王宇张凯宿迁学院建筑工程学院宿迁223800 江苏省装配式建筑与智能建造工程研究中心宿迁223800

潜热蓄热技术被视为缓解能源供需矛盾的有效措施,其利用相变材料在相变过程中吸热/放热来实现能量的存储和释放,在建筑节能、温室控温、调温服装等领域具有极大的应用潜力。归纳了定形相变材料的种类和特点,对多孔基相变材料、微胶囊相... 详细信息

潜热蓄热技术被视为缓解能源供需矛盾的有效措施,其利用相变材料在相变过程中吸热/放热来实现能量的存储和释放,在建筑节能、温室控温、调温服装等领域具有极大的应用潜力。归纳了定形相变材料的种类和特点,对多孔基相变材料、微胶囊相变材料和聚合物基相变材料等制备技术及储热性能的研究进展进行了综述,分析了定形相变材料制备过程中存在的问题,介绍了定形相变材料的强化传热方法,最后讨论了今后研究工作的重点并展望了定形相变材料的发展前景。

关键词：定形相变储热性能强化传热

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陶瓷刀具纳米流体微量润滑车削淬硬合金钢的冷却特性与强化传热微观机理研究

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陶瓷刀具纳米流体微量润滑车削淬硬合金钢的冷却特性与强化传热微...

作者：朱延东齐鲁工业大学

学位级别：硕士

基于工业绿色发展理念,涌现了众多绿色切削技术,其中纳米流体微量润滑技术在材料高速切削加工中已经取得良好的应用效果。当纳米流体以其独特优势辅助陶瓷刀具加工时,可有效降低刀具出现热裂纹或破损失效的现象。纳米流体微量润滑技术... 详细信息

基于工业绿色发展理念,涌现了众多绿色切削技术,其中纳米流体微量润滑技术在材料高速切削加工中已经取得良好的应用效果。当纳米流体以其独特优势辅助陶瓷刀具加工时,可有效降低刀具出现热裂纹或破损失效的现象。纳米流体微量润滑技术的润滑作用机制研究较多,但对于纳米流体辅助切削加工的冷却特性和传热机理的研究还较为匮乏。因此,本文致力于研究陶瓷刀具纳米流体微量润滑车削淬硬钢的冷却特性与强化传热作用机理。本文采用陶瓷刀具对40CrNiMoA淬硬合金钢进行干切削正交试验研究,确定切削用量的最优组合为v=300 m/min,f=0.10 mm/rev,a=0.20 mm。进行AlO/（W,Ti）C陶瓷刀具纳米流体微量润滑切削实验,研究了SiC浓度和纳米流体流量对纳米流体微量润滑冷却润滑性能的影响。结果显示,在3wt%SiC浓度达到最佳切削性能,与干切削相比,表面粗糙度、切削温度和刀-屑间摩擦系数分别降低了32.02%、49.26%和12.90%,刀具寿命延长了36.48%,证明了SiC流体微量润滑切削时的冷却润滑效果。在70 ml/h的流量下,达到最低表面粗糙度0.89μm、摩擦系数0.68、切削温度289.50℃和最长刀具寿命5610 m,相较于干切削分别降低了32.02%、14.01%、52.72%,刀具寿命延长了44.85%,说明流量的增加能够增强SiC纳米流体的冷却润滑效果。表征分析SiC纳米流体微量润滑切削的刀具磨损形貌,发现SiC纳米颗粒进入到刀屑接触界面形成灰色的固体润滑膜,起到减摩抗磨效果,明显缓解了刀具的粘结磨损和崩刃现象。建立了陶瓷刀具纳米流体微量润滑切削仿真模型,仿真研究微量润滑参数对切削温度和切削区流场变化的影响规律,结果发现,刀具温度随着纳米颗粒质量分数的增加先降低后增加,随着润滑油流量的增加呈现降低趋势,这与切削实验中刀具温度的变化规律保持一致。流场仿真结果表明,随着喷气压强和流量的增大,液滴受到的气流冲击力增大,导致液滴的速度增大,加强其在切削区域的对流换热能力,即液滴与刀具表面接触后更快地带走刀具表面的热量,使刀具温度降低。采用非平衡分子动力学方法研究SiC颗粒体积分数和尺寸对纳米流体导热系数和界面吸附层结构的影响。模拟结果表明,纳米流体导热系数随纳米颗粒体积分数增加而增大,最高可增强33.97%。导热系数随纳米颗粒尺寸增大呈负相关,最高可减少12.05%。总体而言,纳米颗粒的布朗运动与微对流等微运动增强了纳米流体的热传递能力,界面吸附层有序化结构和高密度分布增强了热传输能力,而纳米颗粒表面与流体之间的界面热阻限制了热量传递。

关键词：陶瓷刀具纳米流体微量润滑流固耦合分子动力学强化传热

基于强化传热的扁平螺旋管结构优化数值模拟研究

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装备制造技术 2024年第1期 37-42页

作者：李德涛张岩窦岩天华化工机械及自动化研究设计院有限公司甘肃兰州730060 国家干燥技术及装备工程技术研究中心甘肃兰州730060

基于强化传热技术,以光滑椭圆管为基本研究对象,对比不同扁平度n及导程S的扁平螺旋管,通过合理的简化与假设,采用计算流体力学(CFD)的方法对扁平螺旋管进行数值模拟研究,以期为该换热设备结构优化设计及实际工程应用提供参考。研究证明... 详细信息

基于强化传热技术,以光滑椭圆管为基本研究对象,对比不同扁平度n及导程S的扁平螺旋管,通过合理的简化与假设,采用计算流体力学(CFD)的方法对扁平螺旋管进行数值模拟研究,以期为该换热设备结构优化设计及实际工程应用提供参考。研究证明:扁平螺旋管与光管对比,扁平螺旋管内产生了明显的旋流运动,促进了流体在垂直于轴向方向的混合,使得管内流体的轴向速度增大,且这种混合使得换热管边界层厚度变薄,保持了较高的温度梯度,达到了强化传热的目的;扁平螺旋换热管的旋转程度越大(即相同的截面尺寸,S越小),换热管的强化换热的性能越好,但换热管内流体介质的流动阻力也相应越大,所以导程S在84~150之间为扁平螺旋管导程的优选区间;扁平螺旋管的压扁程度不一定越扁越好,当换热管的扁平度过大时,会导致扁平螺旋管的努塞尔数Nu急剧下降,压降△P急剧增加,使得换热管的强化换热效果降低,而当换热管的扁平度过小时,努塞尔数Nu和压降△P变化缓慢,对换热管的强化换热影响较弱,所以扁平度n的最佳选择是0.7~1.4。

关键词：扁平螺旋管强化传热结构优化扁平度n 导程S CFD