收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

多孔型微细通道强化传热结构的制造及传热性能研究

白鹏飞  
【摘要】: 利用微细通道内的强迫对流换热已被证实是最具发展潜力的高效冷却解决方案之一。本文基于流-固强化换热原理,采用模压固相烧结技术制造多孔复合微细通道强化传热结构。鉴于微细尺度下,流-固表面结构对流体的影响巨大,而本文涉及多孔结构表面复杂,因此对多孔微细通道的传热性能进行了重点研究。主要内容如下: (1)基于固相烧结技术的强化换热结构的优化设计与制造 根据微细尺度下强迫对流换热的特点,设计了四种多孔微细通道结构。提出采用模压固相烧结法制造多孔型微细通道换热芯的制作方法及工艺流程,并通过实验总结对各加工参数进行了优化。鉴于铜粉难以制造高孔隙的多孔材料,提出利用多齿切削法制作的铜纤维来制造低孔隙率的多孔烧结微通道换热芯。实验证明采用固相烧结法制造的多孔型通道结构具有精度高、可控性好、工艺简单等优点,而使用铜纤维制备的烧结多孔材料,孔隙率调节范围宽、热导率高,非常适合作为微通道换热芯。 (2)微通道流-固耦合传热数值模拟 针对微细尺度下,通道传热特性与流-固接触表面张力、流体粘性以及通道直径的限制,综合采用变流体物性、低雷诺数k-ε湍流模型以及混合沸腾相变模型对微通道内单相及沸腾局部传热特性进行数值模拟。模拟结果表明:流体物性强烈影响微通道内的对流及传热特性;采用变物性方法,对单相流态下的通道入口发展段、换热系数、压降特性等的数值模拟,均很好地符合实验结果;利用混合相变模型可以有效捕捉到通道内的气-液相分布特性,对换热器的设计制造有很好的指导意义。 (3)多孔复合沟槽微细通道换热芯的传热性能测试 多孔复合沟槽微细通道换热结构,通道底部烧结一层不规则铜粉。单相流条件下,多孔层颗粒度最大的换热芯传热性能最好,相对于平滑通道传热系数提高了约30%;多孔复合通道的摩擦系数高于平滑通道,并利用现有数据拟合了它们的摩擦系数关联式。沸腾两相流通道中,流体出现剧烈的波动现象,并观测到了多种两相流态,其中环状流是占主导地位的流态;多孔层有利于降低通道沸腾过热度,在通道干度较小时有利于提高其传热性能,但强烈沸腾的通道中无强化传热效果。 (4)不同孔隙率及骨架材料的多孔微细通道传热性能测试? 对铜粉及铜纤维构成四种孔隙率的烧结多孔微细通道换热芯进行对比测试。实验发现,相同流速下,孔隙率低的铜粉通道传热性能最好,但其压降也更大。耗费相同泵功下,孔隙率为70%铜纤维通道传热效率最高。沸腾发生时,多孔微细通道中没有观测到强烈的压降波动现象。 从小型强迫对流换热器的角度总结了多孔复合沟槽型及多孔型两种微细通道换热结构的传热特点。较低泵功下多孔复合沟槽通道传热效率高;而较高泵功下低孔隙多孔通道传热效率高,且更适合沸腾相变传热。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 金尧;李红旗;;微细通道换热器空气侧性能的模拟及优化分析[J];暖通空调;2010年04期
2 于菲菲;王良璧;;扭曲方管传热性能的数值模拟分析[J];兰州交通大学学报;2010年03期
3 棚泽一郎;陈凤章;;热交换技术的研究开发新动向[J];机电设备;1990年06期
4 李俊明 ,李红旗;家用空调器采用微细尺度强化传热技术展望[J];中国建设信息供热制冷;2005年11期
5 陈辉;许建林;王潇芹;梅元贵;;攻击角对纵向涡错排椭圆管板式翅片强化传热的影响[J];制冷与空调(四川);2005年04期
6 吴治将;朱冬生;赵强;涂爱民;;立式蒸发式冷凝器的性能研究与强化实验[J];华南理工大学学报(自然科学版);2008年02期
7 于峰;李强;宣益民;;纳米流体射流冲击冷却技术的实验研究[J];工程热物理学报;2010年12期
8 苏俊林;王震坤;矫振伟;;一体化移动式供暖装置研究[J];暖通空调;2006年10期
9 魏国;王学生;矫洪涛;矫明;;固体吸附式制冷强化传热研究进展[J];能源技术;2007年02期
10 王令;黄军;王秋旺;黄彦平;;带周期性分布纵向涡发生器的矩形狭窄通道内传热流动的数值模拟[J];核动力工程;2007年03期
11 孔戴;彭晓峰;杨震;;螺旋管紧凑式换热器传热性能分析[J];热科学与技术;2008年02期
12 陈志静;罗小平;高贵良;;电场强化夹套间不同构造管对流传热研究[J];化学工程;2009年02期
13 庞明军;魏进家;王剑峰;张成伟;薛艳芳;刘海燕;;提高表面活性剂减阻溶液传热研究进展[J];化工进展;2009年10期
14 王宏智;刘京雷;戴玉林;徐宏;孙岩;顾春辉;;高效换热器用烧结型复合粉末多孔管研究[J];华北电力大学学报(自然科学版);2010年01期
15 付全荣;段滋华;张铱鈖;李煜;;铝泡沫填充在内管的套管换热器内的流动和传热特性研究[J];压力容器;2010年05期
16 肖宝兰;俞小莉;钟勋;韩松;夏立峰;;纳米流体流动传热性能的实验与模拟研究[J];浙江大学学报(工学版);2010年06期
17 于永兴,王良璧;错排环布圆管翅片式换热板芯的实验研究[J];工程热物理学报;2005年S1期
18 张永恒;王良璧;董元信;;涡产生器强化圆管管片式换热器传热数值分析[J];兰州交通大学学报;2005年06期
19 赵兵全;赵镇南;;微胶囊相变悬浮液在空调系统中的应用前景[J];节能技术;2006年04期
20 王杨君;邓先和;洪蒙纳;李志武;;管内周期性自旋流强化传热的结构优化[J];化工学报;2006年11期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 李俊明;;微细通道换热器——铜价上涨的技术应对[A];第八届全国空调器、电冰箱(柜)及压缩机学术交流会论文集[C];2006年
2 张鹏;齐守良;王如竹;;微细通道中液氮流动沸腾的不稳定性[A];第八届全国低温工程大会暨中国航天低温专业信息网2007年度学术交流会论文集[C];2007年
3 张会勇;李俊明;安刚;王补宣;;制冷剂在微细通道内凝结换热研究进展[A];中国制冷学会2005年制冷空调学术年会论文集[C];2005年
4 毋震;姬长发;李磊;;插入扰流元件换热器强化传热的实验研究[A];第二届中国西部绿色低碳节能减排及可再生能源技术研讨会论文集[C];2010年
5 徐红艳;李忠;沈同俊;谢荣建;;弯曲热管传热性能的试验研究[A];第九届全国低温工程大会论文集[C];2009年
6 衣秋杰;丁鸿昌;;强化传热技术在制冷工业中的应用[A];2005年山东省制冷空调学术年会论文集[C];2005年
7 张震;丁玉梅;阎华;关昌峰;杨卫民;;换热器强化传热技术——转子内插件的实验[A];中国化工学会2011年年会暨第四届全国石油和化工行业节能节水减排技术论坛论文集[C];2011年
8 周帼彦;涂善东;马虎根;;一次原表面型换热器传热性能的数值模拟[A];2006年石油和化工行业节能技术研讨会会议论文集[C];2006年
9 李晓燕;李智;张广宇;闫泽生;;波纹内翅片管对流换热实验的研究[A];中国制冷学会2005年制冷空调学术年会论文集[C];2005年
10 焦兵锋;李德胜;隋允康;;凹面受热的矩形截面U形管传热性能的数值模拟[A];北京力学会第18届学术年会论文集[C];2012年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 白鹏飞;多孔型微细通道强化传热结构的制造及传热性能研究[D];华南理工大学;2010年
2 郭雷;微细通道流动沸腾换热机理及实验研究[D];山东大学;2011年
3 付鑫;微细通道内液氮流动沸腾热物理特性与机理的可视化研究[D];上海交通大学;2011年
4 赵柳洁;微细通道内甲烷湿空气低温自热催化重整反应理论分析及实验研究[D];重庆大学;2011年
5 赵蔚琳;高温热管翅性能及其强化传热过程的研究[D];南京工业大学;2004年
6 韩崇刚;大型火力发电水冷机组凝汽器强化传热关键技术研究[D];北京化工大学;2012年
7 李卓;微细通道内单相和两相阻力损失特性的研究[D];北京工业大学;2007年
8 卢艳华;流致薄膜振动强化新风余热回收[D];天津大学;2010年
9 叶粮;混联式冷凝器的可视化研究与传热分析[D];重庆大学;2009年
10 陈彦泽;两相闭式热虹吸传热过程及其非线性特征研究[D];大连理工大学;2006年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 徐晓萍;三相流闭式重力热管的强化传热研究[D];天津大学;2010年
2 张来;电站直接空冷系统异型管的流动与换热特性[D];华北电力大学(北京);2006年
3 史启辉;两相闭式热虹吸管强化传热实验研究[D];郑州大学;2007年
4 张亚平;针翅式换热器的结构优化与传热性能研究[D];西安科技大学;2004年
5 魏峰;带螺旋线的管内降膜蒸发器传热性能研究[D];河北工业大学;2005年
6 苏立建;帘式折流片换热器的研究与开发[D];郑州大学;2005年
7 谷杰然;热管式吸附床在船舶吸附式制冷中的应用研究[D];大连海事大学;2008年
8 赵荣杭;拐角式平行轴旋转热管传热性能的研究[D];重庆大学;2007年
9 孙存政;波纹换热管的研究与开发[D];北京化工大学;2009年
10 王安琪;壁面结构对降膜蒸发器内流动和传热性能的影响[D];大连理工大学;2010年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 岳振廷;外翅片强化传热铜管生产线在金龙投建[N];中国有色金属报;2003年
2 谢培红;洁能芯:节能减排的又一重大突破[N];科技日报;2007年
3 岳振廷;金龙铜管集团外翅片强化传热铜管项目通过验收[N];中国有色金属报;2004年
4 记者 王亚丽;高效强化传热新技术开发成功[N];中国化工报;2007年
5 华北电力大学 冼海珍;振荡流热管技术已用于干燥行业[N];中国化工报;2007年
6 宋会江 Christy Hofherr;连铸喷嘴的水气性能与传热性能[N];世界金属导报;2009年
7 特约记者 张勤业 孙志;氯化钙装置防垢技术获重大突破[N];中国化工报;2007年
8 于月光通讯员 张勤业;山东海化氯化钙装置防垢节能技术获突破[N];中国工业报;2007年
9 副主任医师陶春祥;为什么沙锅煎药最好[N];中国医药报;2002年
10 戴法震;迎接Low-E玻璃发展新高潮[N];中国建材报;2006年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978