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圆环形对流槽及内置隔板长方形对流槽内Rayleigh-Bénard对流传热效率的实验研究

蒋林峰  
【摘要】:本论文的第一个对流实验主要研究了内置隔板的长方形对流槽对Rayl eigh-Benard(RB)系统热输运效率的影响。实验中我们采用水为对流介质,在固定长方形对流槽尺寸的情况下,等间隔的在对流槽内加入n块隔板,各隔板与上下导板间留有高度为d的缝隙。我们通过改变内置隔板的数量以及缝隙高度来研究RB系统传热效率的变化。实验采用规格为50.0×15.0 × 10.0cm3的长方形有机玻璃对流槽,槽壁厚为1.2cm。我们在对流槽内均匀地插入n=8、18、24、28、32块隔板等分对流槽以研究隔板数量对于系统传热效率的影响,在固定n=24的工况下改变隔板与导板间缝隙d=3mm、1mm以研究缝隙高度对于系统传热效率的影响。系统的响应参数Rayleigh数和Prandtl数的变化区间为2.06×10≤Ra≤7.73 ×108和5.2≤Pr≤5.4。利用高精度热敏电阻测量得出结果后我们发现:随着隔板数量的增加,系统的传热效率有了明显的增强,在Ra=108时,系统相对于n=0时的增幅趋势与包芸等人[1]的数值模拟结果相符。本文的第二个对流实验主要研究了圆环形对流槽结构对RB对流系统的影响。以水为对流介质,以有机玻璃制作对流槽边壁。对流槽外圆直径Φout=272mm,内圆直径Φin=190mm,对流槽高H=200mm,槽壁厚为ω=5mm。控制系统内平均温度Tm≈40℃,固定系统控制参数Pr≈4.3,Rayleigh数的变化区间为[3.22×108,5.6×109]。实验结果表明:相对于传统圆柱形对流槽,系统的传热效率并没有发生显著的改变,甚至与Funfsch illing[2]的数据几乎重合。


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