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换热器微细通道纳米流体沸腾混沌特征与强化传热的关系被引量：5: 2018年; 为探究微细通道内纳米流体流动沸腾系统的传热性能、非线性特性及其相互关系,分别以质量分数为0.05%、0.10%、0.15%、0.20%和0.30%的Al2O3/R141b纳米流体和R141b纯制冷剂为试验工质,在2 mm×2 mm的矩形微细通道内进行流动沸腾试验,计算得到了不同浓度纳米流体的沸腾传热系数,建立了试验段进出口压差时间序列,运用Hurst指数分析、关联维数、最大Lyapunov数和Kolmogorov熵研究了该时间序列的非线性特征,并比较其与传热系数之间的关系,结果表明:相比纯制冷剂,纳米流体流动沸腾系统的混沌程度更强,传热性能也更好;纳米流体的混沌程度随着浓度的升高先增强后减弱,其沸腾传热系数也随着浓度的升高先增加后减小,试验工况下质量分数为0.1%的纳米流体的各项非线性特征量均达到最大值,混沌程度最强,相应的沸腾传热系数也为最大,其平均沸腾传热系数可达4.25 k W/(m^2·K),而纯制冷剂仅为2.42 k W/(m^2·K)。该文采用非线性分析与试验相结合的方法,更能准确描述微细通道沸腾系统的动力学特征,可为进一步研究微细通道纳米流体相变强化传热机理提供参考。; 罗小平郭峰王文廖政标; 关键词：传热换热器纳米流体微细通道混沌

针状电极作用下的微细通道流动沸腾传热被引量：3: 2019年; 为探究电场对微细通道流动沸腾传热的影响,设计了一种针状电极布置方案将电场引入到微细通道中,以制冷剂R141b为实验工质,在设计系统压力为140kPa、入口温度为32.5℃工况下进行流动沸腾实验。研究结果表明:电场对制冷剂R141b在微细通道内的流动沸腾传热效果有显著影响,引入电场会导致过冷沸腾起始点(ONB点)提前,强化了传热效果,相对于无电场的情况,250V、550V、850V这3种电压下达到ONB点所需过热度分别减小了0.6℃、1.26℃、1.78℃;电场能够显著强化位于ONB点后下游区域的沸腾传热,局部传热系数随着电压的增大而增大,在本实验工况下局部沸腾传热系数最大提高了89.7%;将3种传热模型进行对比,发现Sun-Mishima模型预测效果最好,引入电压参数U对其修正,修正后的模型能更好预测本实验工况下的传热系数实验值,平均绝对误差为12.2%。; 罗小平张超勇章金鑫郭峰; 关键词：微细通道电场针状电极

电场对微细通道内R141b制冷剂流动沸腾压降的影响被引量：1: 2020年; 在农业工程领域,微细通道散热技术在农产品培育系统、农业机械、农产品干燥系统中有着广泛的应用。通过施加电场可强化微细通道换热系统的传热效率,为探究电场对微细通道内制冷剂流动沸腾阻力的影响,该文采用了2种电极布置方式(针状和线状),以制冷剂R141b为试验工质,在系统压力为140k Pa,工质入口温度32.5℃、质量流率277.35~531.75 kg/(m^2·s)、热流密度7.50~21.49 kW/m^2、电压0~850 V工况下,在截面尺寸为2 mm×2 mm的矩形微细通道内进行流动沸腾试验,探究直流电场对微细通道内R141b流动沸腾压降特性影响。研究结果表明:在本文试验工况下,电场会增大微细通道内的摩擦压降,针状与线状电极电场作用下的微细通道内摩擦压降分量在总压降中所占比例均比无电极作用下的更大;电场作用下单位长度两相摩擦压降随电压、热流密度的增大而增大,针状电极与线状电极电场作用下平均单位长度两相摩擦压降分别比无电极作用下增加0.7%~15.4%和1.3%~18.7%;电压为0~250 V时,针状电极对压降的影响效果大于线状电极,电压大于400 V后,线状电极对压降的影响效果更为显著。通过COMSOL软件对6 mm长微细通道内2种电场的分布进行了模拟,模拟结果表明相同电压作用下,针状电极产生的电场强度最大值超过线性电极,但线状电极的电场有效作用范围超过针状电极。该文研究结果可为通过施加电场提高微细通道换热器的性能实现微细通道高效节能提供新思路。; 罗小平彭子哲刘倩郭峰章金鑫; 关键词：制冷剂电场电极微细通道压降

两种电极作用下微细通道内的R141b流动沸腾传热被引量：3: 2019年; 为研究电场作用下微细通道内流动沸腾传热特性,设计了两种电极布置方式将电场引入到微细通道中,选取制冷剂R141b作为工质,在设计系统压力140 kPa,工质入口温度305.65 K工况下,研究了电场对微细通道内制冷剂R141b流动沸腾传热的影响.结果表明:电场能够强化微细通道传热,针状电极作用下沸腾曲线明显左移,与针状电极不同,线状电极除0、250 V沸腾曲线基本重合外,其余沸腾曲线均明显左移,说明线状电极起强化作用的有效电压高于针状电极;饱和沸腾传热系数随热流密度的增大先增大后减小,随质量流密度的增大而增大,相对于无电场,在250、550、850 V的3种针状电极作用下饱和沸腾传热系数分别提高了39%、62%、77%,线状电极作用下提高了0%,50%,82%;低电压时,针状电极的强化传热因子大于线状电极的强化传热因子,高电压时则相反,在本实验工况下,针状电极下的强化传热因子最大为1.77,线状电极下的强化传热因子最大为1.82.; 罗小平张超勇喻葭郭峰; 关键词：微细通道电场强化传热针状电极

基于不同润湿性微细通道过冷沸腾起始点(ONB)的实验研究被引量：5: 2018年; 为了研究微细通道壁面润湿性对过冷沸腾起始点(ONB)的影响,采用Cu Cl_2溶液刻蚀普通光滑表面微细通道得到超亲水表面微细通道,再用氟硅烷溶液修饰超亲水表面微细通道得到超疏水表面微细通道。以R141b为实验工质,在压力为170k Pa、质量流率302.7~417.2kg/(m^2·s)、热流密度2.17~29.9k W/m^2的工况下进行流动沸腾实验。结果表明:超疏水表面微细通道ONB点的过热度最低,普通光滑表面微细通道达到ONB点所需过热度最高;随着热流密度的增大,距离出口最近的测点最先开始沸腾,达到ONB点所需过热度也为最小;随着质量流率的增大,ONB点的过热度逐渐增大。本文选取了7种典型的ONB点处壁面过热度预测公式,将实验值与公式预测值进行对比,发现HSU模型的预测效果最好,对光滑/超亲水/超疏水表面微细通道ONB过热度预测平均绝对误差(MAE)值分别为13.1%、20.8%和21.5%。为了更好地预测具有特殊润湿性表面的ONB过热度,引入表面能参数对HSU模型进行修正,预测精度大大提高。; 罗小平王文廖政标郭峰吴迪张霖; 关键词：微细通道

不同表面能对微细通道流动沸腾压降特性的影响被引量：2: 2017年; 采用不同浓度氟硅烷-乙醇修饰液对高、宽分别为2.0 mm、1.0 mm的矩形截面微通道进行修饰,得到了表面能不同的微通道试件,并以R141b制冷剂为实验工质,设定实验工况,在微通道试件中进行沸腾换热实验,探讨具有不同表面能的微通道对两相流动沸腾传热压降特性的影响。实验结果表明:修饰液浓度越高,浸泡时间越长,修饰后槽道的表面能越低;表面能的改变不会对各压降所占比例造成大的影响,但会影响两相摩擦压降,减小表面能会增大单位长度两相摩擦压降,实验中的增大率达到5.1%和12.7%;将实验数据分别与相关模型的预测值进行了对比,并对模型关联式进行了修正,所得到修正模型的平均绝对误差明显降低。; 罗小平谢鸣宇郭峰李海燕; 关键词：微通道表面能

纳米粒子浓度对纳米流体流动沸腾传热及压降影响综合评价被引量：4: 2017年; 探究纳米粒子浓度对纳米流体在微细通道内流动沸腾传热和压降特性的综合影响,运用超声波振动法制备质量分数为0.05%、0.1%、0.2%、0.3%、0.4%均匀、稳定的Al_2O_3/R141b纳米流体制冷剂,在直接激光烧结(DMLS)微型换热器内,设计系统压力为176k Pa,纳米流体制冷剂入口温度为40℃、热流密度24~42k W/m^2和质量流率183.13~457.83kg/(m^2·s)工况下,进行单因素实验及正交实验,运用方差齐性检验法及多指标综合评价法研究粒子浓度对纳米流体在微细通道内流动沸腾传热和压降特性的综合影响。研究得出:纳米粒子浓度对纳米流体沸腾传热有显著性影响,对总压降没有显著性影响;纳米流体流动沸腾总压降随浓度的增加而减少,传热性能随纳米颗粒浓度增加成非线性变化,质量分数为0.05%~0.1%之间,传热系数随颗粒浓度的增加而增加,当质量分数大于0.1%时,传热系数随颗粒浓度的增加而减少;综合考虑纳米颗粒浓度对传热及压降的影响,运用熵值法得出纳米颗粒对传热及压降影响的权重分别为0.285、0.715,基于多指标综合评价法得出纳米流体颗粒质量分数为0.2%时,纳米流体的传热系数最佳,总压降最小。; 周建阳罗小平李海燕郭峰邓聪谢鸣宇; 关键词：微通道传热压降

微通道内浓度对纳米制冷剂流动沸腾压降波动的影响: 2017年; 为探究浓度对纳米制冷剂流动沸腾压降及其波动的影响,使用Al_2O_3纳米颗粒,采用Span-80作为分散剂,并通过超声波振荡技术分别制备出质量分数为0.1%、0.2%、0.3%、0.4%的Al_2O_3/R141b纳米制冷剂。设计系统压力为175.8k Pa,进行纳米制冷剂在水力直径为1.33mm矩形微通道内的流动沸腾实验。结果表明:纳米粒子浓度对纳米制冷剂流动沸腾压降及其波动的影响十分显著,实验工况下,0.1%、0.2%、0.3%、0.4%纳米流体的压降平均值比纯制冷剂分别平均降低了9.4%、20.1%、23.2%、36%,压降标准差分别平均降低了8.0%、22.7%、28.6%、33.9%,说明纳米粒子浓度越高,压降越小,波动越平缓。通过对实验后的槽道进行扫描电镜分析及表面静态接触角的测量,发现纳米粒子在槽道表面发生了沉积,浓度越大,沉积作用越明显,表面接触角越小。证明了纳米制冷剂流动沸腾压降随浓度升高而降低、压降波动随浓度升高而更加平缓的原因是:高浓度的纳米流体在微通道壁面的沉积更多,减小了壁面的粗糙度而增大了壁面的润湿性。; 罗小平郭峰谢鸣宇张霖; 关键词：微通道

微柱体对微通道热沉综合性能影响的数值分析被引量：10: 2017年; 为强化微通道热沉的传热性能,设计一种内置微柱体的微通道热沉,并采用数值方法研究微柱体对微通道热沉内流体流动、传热及综合性能的影响。分析了进口雷诺数、微柱体的错位量对内置微柱体微通道热沉(微柱通道)的压降、热阻和努塞尔数的影响,并与光滑微通道热沉(光滑通道)进行对比。采用热阻与泵功的关系、熵产原则及性能评价准则对微通道热沉的综合性能进行评价。结果表明,微柱通道压降和努塞尔数随雷诺数增大而增大,热阻反而减小;在研究的雷诺数范围内,微柱通道压降比光滑通道的平均高84.3%,热阻平均低27.8%,而努塞尔数平均高54.5%;有错位量的微柱通道热阻比无错位量的平均低8.9%,而努塞尔数平均高12.6%;微柱通道综合性能优于光滑通道,且有错位量的微柱通道更优。; 冯振飞罗小平郭峰李海燕王兆涛; 关键词：微通道数值模拟传热

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郭峰

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