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脉动热管应用技术研究进展被引量：9: 2014年; 脉动热管作为一种高效的被动式传热装置,在制冷、航空航天、余热回收、低品位能源利用等领域具有很大的应用潜力。本文在分析国内外大量研究成果的基础上,总结归纳了脉动热管的工作原理和影响因素,综述了脉动热管技术的应用现状,对脉动热管大规模应用所亟需解决的关键科学技术问题进行了分析。; 牛志愿张伟; 关键词：脉动热管高热流密度

超临界二氧化碳水平管内层流混合对流换热数值模拟被引量：7: 2012年; 为得到二次流对换热的强化作用,对恒壁温冷却工况下,超临界二氧化碳在水平微细圆管内的混合对流换热进行了数值模拟。分析了重力水平、冷壁面温度、入口雷诺数Re等参数变化时管道壁面的传热系数,管内浮升力引发的二次流、范宁摩擦系数沿管道的变化规律,引入相对二次流动能将二次流的强度定量表示出来。研究发现管内流体顶部温度高于底部,上母线传热系数远高于下母线且在超临界二氧化碳的拟临界温度附近达到峰值,二次流及范宁摩擦系数在入口区域变化最剧烈,重力加速度对管内流场产生重要影响。; 杨传勇徐进良王晓东张伟; 关键词：超临界二氧化碳层流浮升力数值模拟

二氧化碳传热实验台的构建被引量：9: 2012年; 利用CO2为工质实现制冷、供热或低温余热发电的技术已经成为国内外工程热物理领域的研究热点,CO2传热实验台的搭建和可靠运行对于各类跨临界CO2系统及关键部件的设计都具有重要的现实意义。本文设计并搭建了运行压力可达12MPa,质量流量可达5000kg/(m2.s),热功率达30kW的CO2实验台,校正了系统的热平衡,验证了缓冲罐的稳压作用,对实验系统的直接和间接测量参数进行了不确定度分析。系统测试表明:该实验台运行稳定、可靠性高,可广泛用于以CO2为工质的单相、两相及超临界流体传热研究,对其他传热实验台的建设也有一定借鉴意义。; 王淑香张伟张伟徐进良; 关键词：二氧化碳换热实验台

超临界压力下CO_2在螺旋管中沿程传热的实验研究被引量：13: 2014年; 在热流密度q=0-25kW／m^2、质量流速G=10-262kg／（m^2·s）及入口压力Pin=8～9MPa的实验参数范围内，研究超临界压力C02在螺旋管中上升流动的传热特性，分析质量流速、热流密度及人口压力对换热系数的影响规律。结果表明，沿程换热系数总体呈先上升后下降的趋势，极大值发生在主流平均温度小于准临界温度而壁温大于准临界温度条件下；在换热系数上升段，沿程近壁区流体比热容增加引起的单位体积流体换热能力增强以及粘度减小引起的热边界层减薄是传热强化的主要因素；当近壁区C02发生类液态到类气态的转变时，其比热容和导热系数减小是换热系数下降的主导因素。对于物性变化剧烈的超临界流体传热，Nu数仅作为对流与导热相对大小的度量，其数值大小不能客观反映实际换热能力的强弱。; 王淑香牛志愿张伟徐进良; 关键词：超临界压力CO2 螺旋管对流换热

CO_2在立式螺旋管内流动沸腾换热的实验研究被引量：2: 2014年; 在管内径9.0 mm、壁厚1.5 mm、螺旋管绕径283.0 mm的立式螺旋管内，对CO2流动沸腾换热特性进行实验研究。分析热流密度（q=1.4-48.0 kW/m2）、质量流速（G=54.0-400.0 kg/（m2？s））和运行压力（pin=5.6-7.0 MPa）对内壁温分布和换热特性的影响规律。结果表明：螺旋管内壁温周向分布不均匀，单相液体以及过热蒸汽区离心力的作用使内侧母线温度最高、外侧母线温度最低，在两相沸腾区蒸汽受到浮升力作用聚集在管上部而容易发生蒸干，因此上母线温度最高，温度最低值则由离心力和浮升力的相对大小共同决定。局部平均换热系数随热流密度以及进口压力的增加而显著增加，但增大质量流速对换热系数的影响不大，表明核态沸腾是 CO2在螺旋管内流动沸腾的主要传热模式而强制对流效应较弱；发现了随着热流密度增加所引起的核态沸腾强度变化以及干涸和再润湿使得换热系数随干度的变化可分成3个区域。并基于实验获得的2124个数据点拟合两相区沸腾换热关联式。; 王淑香张伟徐进良牛志愿; 关键词：螺旋管 CO2 换热系数

超临界压力下CO_2在螺旋管内的混合对流换热被引量：29: 2013年; 在恒热流条件下,对超临界压力CO2在内径为9 mm,绕径为283 mm,节距为32 mm的螺旋管内垂直上升混合对流的传热特性进行了实验研究,实验参数范围为：进口压力8 MPa、质量流速0～650 kg·m-2·s-1、内壁热负荷0～50 kW·m-2。研究发现：受热螺旋管内超临界压力CO2的壁温及传热特性由变物性、浮升力及离心力的耦合作用共同支配,变物性及浮升力影响的相对大小可用Buoyancy数定性表征,当Bo〉8×10-7时,自然对流占主导作用,浮升力作用引起强烈的二次流效应,显著强化传热;在浮升力和离心力共同作用下,截面周向温度最低点出现在外下侧区域,且当浮升力作用占优时,底部区域的传热系数大于外侧,当离心力作用占优时,底部区域的传热系数小于外侧。基于本实验获取的2346个数据点,得出了计算Nu实验关联式,90%以上的实验值与拟合公式计算值偏差在±20%以内。; 王淑香张伟牛志愿徐进良; 关键词：超临界压力CO2 螺旋管浮升力

超临界参数CO2在倾斜管内对流换热数值模拟被引量：9: 2013年; 对倾角为30°的倾斜圆管内超临界参数CO2的对流换热过程进行数值模拟,分析了管壁热流量和入口质量流量对换热特性的影响。利用相对二次流动能定量表示二次流大小,得到了壁温和传热系数周向分布规律以及上母线传热系数、摩擦系数和相对二次流动能K沿管道的分布规律。模拟结果表明,上母线壁温高于下母线,顶部周向壁面温度高于底部,壁面热流量对上母线的传热系数、摩擦系数和相对二次流动能影响较小,入口质量流量对其影响较大。; 杨传勇徐进良王晓东张伟; 关键词：超临界参数 CO2 浮升力对流换热壁温

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国家自然科学基金(51006035)