毛细结构调控气液两相流型改善传热性能的研究

来源 :华北电力大学(北京) 华北电力大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:lfhua2002
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面对日益严重的能源危机和环境问题,对低品位能源的再利用越来越受到重视。而可以用于低品位能源回收的ORC系统中有机工质的相变换热系数较低,提高相变传热效果将使换热器  和系统的性能得到提升。本文提出了非能动相分离概念,通过制造壁面薄液膜来强化传热。  首先进行了空气-水竖直上升流动的流型调控可视化实验,通过插入具有毛细网孔表面的单层丝网管,将光管横截面分成环形近壁面区域和中心区域。当气液两相流将要通过丝网管时,气泡受到阻挡不能进入中心区域,而液体可以被吸入中心区域。这样两相流体基本上在两个不同的区域内流动。相分离概念应用于相变(沸腾、蒸发和冷凝)传热系统将会起到积极的作用。实验结果表明,微小气泡经过调控进入环形间隙区域内流动,帽状/弹状/塞状气泡被调控进入环形间隙形成拉长的环形弹状气泡,同时在壁面上形成薄液膜;于此同时,丝网管中心区域充满了液体。由于中心区域液体与环形区域气体之间存在较大的密度差,在中心区域形成了自动维持的脉动流,这是研究发现的第二个强化传热机理,毛细网孔表面促进了环形区域和中心区域的质量和动量交换。对于环形间隙区域的细长环形弹状气泡(比如长度L>10cm),微小气泡从母弹状气泡的前端分离,此时被看做是漏气点。小气泡漏入中心区域的现象并不会影响强化传热。  此外,进行了单相水的非相变传热实验,研究了插入丝网管对单相水的强化传热性能。实验工况:入口温度Tin=30±0.3℃,液体雷诺数范围为Re=2120~20175,热流密度q=16.20~282.95kW/m2。实验结果表明:在单相水传热实验工况下,通过插入丝网,Nuavg可提高20.55%~84.15%,且强化传热系数EF随Re数先增大后减小。  最后,针对目前的研究工作,对流型调控提升相变传热性能的研究进行了展望。
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