【摘 要】
:
微通道换热器具有结构紧凑、耗材少和高效传热等优势,广泛应用于电子芯片、太阳能集热板和航天设备等领域。而电子设备日益增加的热负荷和能耗使表面温度不断升高造成损毁。因此,深入探究微通道沸腾换热机理对提高散热器传热效率、改善电子设备性能有着重要意义。本文以圆柱型微肋阵微通道散热器为研究对象,基于VOF模型并耦合传质模型、表面张力模型对微通道内流动沸腾换热进行数值模拟,获得了相场、速度场及温度场分布,研究
论文部分内容阅读
微通道换热器具有结构紧凑、耗材少和高效传热等优势,广泛应用于电子芯片、太阳能集热板和航天设备等领域。而电子设备日益增加的热负荷和能耗使表面温度不断升高造成损毁。因此,深入探究微通道沸腾换热机理对提高散热器传热效率、改善电子设备性能有着重要意义。本文以圆柱型微肋阵微通道散热器为研究对象,基于VOF模型并耦合传质模型、表面张力模型对微通道内流动沸腾换热进行数值模拟,获得了相场、速度场及温度场分布,研究分析微柱高度、入口流速和热流密度对沸腾传热特性及沸腾不稳定性的影响。同时,微柱间的汽泡运动行为及局部换热特性对微肋阵微通道换热器的散热性能有较大影响,因此,对微柱单元胞内流动沸腾换热过程也展开深入研究。通过数值计算获得微柱单元胞内汽泡速率及尾流区汽泡横向直径变化,进而分析汽泡运动特性对流动换热过程的影响;并通过计算传质速率M、局部努塞尔数Nu和平均努塞尔数Nu,研究分析微柱高度、入口流速和热流密度对微柱单元胞内传质过程及换热性能的影响规律。主要研究结论如下:(1)圆柱型微肋阵微通道内汽泡流型沿流动方向发生变化,由小汽泡核逐渐向塞状拉伸大汽泡过渡,换热面温度也沿流动方向逐渐升高。随着入口流速和微柱高度的增大,流道内塞状汽泡逐渐减少,加热底面处整体流速逐渐增大,加热面高温区域面积缩减;而随着热流密度的增大,塞状汽泡体积增大,汽液界面处流速增大,加热面高温区域面积扩大。(2)随着入口流速的增大,圆柱型微肋阵微通道内含汽率K逐渐减小,沸腾换热系数h逐渐增大,换热能力增强,同时压降ΔP也随之增大,压力波动较大,这使得换热器可靠性降低;随着热流密度的增大,平均含汽率K和ΔP增大,平均沸腾换热系数h呈现先增大后减小的趋势,并在热流密度q=200kW/m2达到最大值,换热效果最佳;随着微柱高度的增大,K下降,ΔP升高,而h先增大后减小再增大,呈“N”型变化趋势。综合考虑微通道换热器换热性能和不稳定性,在质量流速为450~500kg/(m2·s),热流密度为150~250kW/m2,微柱高度为0.025~0.075mm之间较为适宜。(3)微柱单元胞内微柱后方存在尾流区,流速较小,易积聚汽泡,降低换热效率。随着入口流速的减小以及微柱高度和热流密度的增大,尾流区汽泡体积增加;随着入口流速和微柱高度的增大,换热底面处流速增大,换热面高温区域面积减小,且高温过热点主要集中于微柱周围及尾流区,换热能力提高;随着热流密度的降低,换热面高温区域面积也随之减小,换热性能增强。(4)微柱单元胞内汽泡出现生长、聚并、滑移及停滞等多种现象。汽泡生长和停滞时,汽泡滑移速度为0m/s;聚并时,汽液界面处速度骤升;汽泡滑移时,速度在一定范围内波动,且随入口流速和微柱高度的增大而增大;尾流区汽泡横向直径dL随热流密度和微柱高度的增大而增大,随入口流速的增大而减小。(5)局部努塞尔数Nu沿流动方向呈“W”型变化趋势,微柱位置处Nu明显高于水平面处。随着入口流速、热流密度和微柱高度的增大,微柱单元胞内传质速率M、局部Nu和平均努塞尔数Nu逐渐增大,沸腾相变更剧烈,换热效果显著提高。
其他文献
传统环冷机和烧结余热竖罐炉余热回收效率较低,固体颗粒余热锅炉则是一种烧结余热的高效回收方式。由于该工艺料层内综合传热系数影响烧结矿与冷却介质之间的热量传递,同时也影响余热锅炉结构以及相关操作参数,所以,仍需要研究炉体内烧结矿颗粒填充床层与受热面之间的传热问题。目前,关于颗粒堆积填充床换热的试验研究大多都关注流体的加热以及冷却、固体颗粒干燥等过程,针对换热机理和高温颗粒与壁面换热的研究较少。本论文试
化石燃料日渐枯竭,环境污染日趋严峻。寻找新型可替代清洁能源对社会发展至关重要。生物柴油是一种清洁能源,来源广泛,燃烧污染物排放低,近年来在科学研究和工业应用方面均有较快发展。生物柴油的热物理性质是研究其燃烧和排放性能的重要基础,譬如,燃料的热扩散系数是研究其层流燃烧速度的重要参数。近年来,光散射法由于具有平衡态、非接触、绝对等优势,成为流体热扩散系数测量的重要方法。本文的主要工作是:搭建了动态光散
最经济的脱硝手段是将NO在Cu-ZSM-5催化剂的作用下直接分解为N2和O2。锅炉烟气中含有的碱金属会导致分解型催化剂NO转化率降低,同时会缩短催化剂的使用寿命。本论文通过离子交换法制备一系列分解型Cu-ZSM-5催化剂,然后采用浸渍法将碱金属负载到分解型催化剂。探究碱金属种类(Na NO3、KNO3)和Na、K负载量(0.5%、1.5%、2.5%、4%)以及钾盐类型(K2SO4、KCl、K2CO
<正>谁说菜鸟没有鸿鹄之志?过去提到菜鸟,大多人想到的都是菜鸟裹裹、菜鸟驿站,业务主要都集中在快递的最后一公里上。事实上,菜鸟的“野心”不止于此。近日,菜鸟正式对外公布面向工业制造业的一站式数智化解决方案。这是继4月份公开面向制造领域的三大数智科技产品之后,菜鸟再度以物流科技能力加码制造业,在工业制造业智能供应链方面继续发力。
随着电力电子技术的发展,直流配电系统由于具备供电容量大、电能质量高、便于新能源接入等优点,逐渐成为未来城市供电的主体。相较于交流配电系统,直流配电系统拥有多个直流电源,负荷运行方式呈现多样性,“源荷”之间的耦合进一步增加了系统运行状态数量,导致可靠性评估效率降低。对于多状态直流配电系统,状态合并是提升可靠性评估效率的重要方式之一,本文在传统状态合并方法的基础上,提出适用范围更广的改进状态合并方法,
盆式绝缘子在气体绝缘开关设备(Gas Insulated Switchgear,简称GIS)中起到绝缘和支撑的作用,其运行状况对GIS设备的安全稳定运行至关重要。盆式绝缘子的紧固螺栓在运行过程中容易因断路器分合闸振动而发生松动,并导致其螺栓预紧力分布不均匀,使盆体在局部承受较大的应力甚至产生裂纹。如果裂纹不断扩大,那么GIS设备可能会发生漏气或局部放电事故。因此,研究盆式绝缘子螺栓松动检测方法,对
随着新兴产业的迅速发展和人们对位置服务需求的大量增加,室内定位得到了更多的关注,相关研究也不断深入。但传统卫星定位技术难以为室内目标提供高精度的位置服务。RFID技术以其多目标识别、成本低廉等优势被广泛应用于室内定位研究中,具有提供大众化商业位置服务的潜力和空间。室内情境物理环境复杂、无线信道特殊,RFID技术具有较好的非视距识别能力。本文针对基于RSSI的RFID室内定位算法展开研究。在介绍本研
<正>近日,京东物流发布了一支时长100秒的《一镜到底》动画短片,讲述了京东汇集策略、大数据、仓网规划、商品布局、智能补货、仓储运输、智能配送等多项服务的一体化物流供应链能力,向大众集中展示了其一体化供应链产品。近年来,京东物流的新动作一直未断,也凭借物流服务优化升级、更新迭代获得众多消费者信赖。然而,对于企业来说,
阀冷系统作为换流站中换流阀的主要辅助装置之一,通过把换流阀运行过程中产生的热量转移来保证换流阀工作在正常温度。主循环泵作为整个阀冷系统的动力核心,其性能的优劣将会直接影响整个阀冷系统的运行状态,一旦发生故障,轻则影响换流阀的正常工作,重则造成装置损坏、人员伤亡。因此,对主循环泵进行故障诊断很有必要。但目前针对主循环泵故障诊断的研究不多,且故障诊断方法大多停留在经验判断和人工提取特征再分类的阶段,存
本文是山西省电力公司科技攻关项目“基于超声波的GIS盆式绝缘子应力检测关键技术研究及应用(52053020000Y)”的主要研究内容,它是针对高压变电站气体绝缘开关设备(Gas Insulated Switchgear,简称GIS)盆式绝缘子螺栓松动引起一系列故障而提出的。盆式绝缘子是变电站GIS中的关键绝缘器件,通过螺栓与两侧GIS气室法兰进行紧固连接。由于盆式绝缘子采用环氧树脂复合材料浇铸而成