脉动强化传热研究综述

脉动热管的性能研究的开题报告1. 研究背景脉动热管作为一种高效的热管理器件，已经在众多领域得到广泛的应用，例如航空航天、电子设备、光纤通信等。

然而，由于其结构复杂、传热机制多样等特点，脉动热管的性能研究仍然存在一定的挑战。

现有的脉动热管性能研究大多停留在理论模拟或单一工况实验研究上，对于脉动热管的多工况性能研究，尤其是在复杂应用场景下的性能分析研究显得尤为重要。

因此，本文将结合多项实验研究和数值模拟，对脉动热管的性能研究做出深入探讨，以期为相关领域的实际应用提供具有指导意义的理论和实践支持。

2. 研究目的和意义2.1 研究目的本研究旨在全面分析脉动热管的传热机理和性能特征，结合数值模拟和实验研究，探究不同因素对脉动热管性能的影响规律，以期为脉动热管在工程实践中的应用提供理论指导。

2.2 研究意义脉动热管作为一种高效的热管理器件，其在众多领域均有广泛应用。

通过深入研究脉动热管的传热机理和性能特征，能够对其性能优化和应用拓展提供有力支持。

同时，本研究的成果也将为相关领域提供更为详细和科学的脉动热管性能分析结果，为各类热管理器件的设计和选择提供参考。

因此，本研究在工程实践中具有重要的现实意义和应用价值。

3. 研究内容3.1 脉动热管的基本原理和结构特征3.1.1 脉动热管传热机理的分析3.1.2 脉动热管的结构特征及工作原理3.2 脉动热管传热性能的数值模拟研究在深入分析脉动热管的基本原理和结构特征之后，本文将采用数值模拟的方法，对脉动热管的传热性能进行深入研究。

针对不同的工况，利用计算流体力学软件，建立脉动热管的数值模型，并进行流场数值模拟，对不同工况下脉动热管的传热性能进行分析。

3.3 脉动热管传热性能的实验研究本文将在已有数值模拟研究的基础上，通过实验研究的方法，对脉动热管的传热性能进行验证和评估。

通过建立实验平台，进行不同工况下的实验测试，得到脉动热管传热性能的实验数据，并与数值模拟结果进行对比和分析。

第37卷,总第216期2019年7月,第4期《节能技术》ENERGY CONSERVATION TECHNOLOGYVol.37,Sum.No.216Jul.2019,No.4矩形和圆形槽道脉动热管传热性能的实验研究陈阳阳1,裴圣旺2,陈晓光3,谭建宇1(1.哈尔滨工业大学(威海)新能源学院,山东威海264209;2.北京航天自动控制研究所,北京100039;3.河北宇天材料科技有限公司,河北保定072550)摘要:为了探讨不同截面形状的脉动热管在复杂工况下的传热性能,本文设计了矩形和圆形两种截面形状的脉动热管,采用对比实验的方法探究不同截面形状的脉动热管在水平、竖直工况下,不同功率对其传热性能的影响。

实验结果表明:水平工况下矩形脉动热管表面温度和最大温差均低于圆形管;随着功率负荷增加,两种脉动热管表面温度及最大温差均增大,在高功率区,圆形管最大温差明显高于矩形管;竖直工况相比于水平工况,脉动热管表面温度及最大温差均降低。

因此,矩形脉动热管相比于圆形脉动热管更适合在电子芯片散热领域中应用。

关键词:脉动热管;传热性能;水平工况;变负荷;竖直工况中图分类号:TK018文献标识码:A文章编号:1002-6339(2019)04-0291-05 Experimental Investigation on Heat Transfer Performance of Pulsating Heat Pipeswith Rectangular and Circular ChannelsCHEN Yang-yang1,PEI Sheng-wang2,CHEN Xiao-guang3,TAN Jian-yu1(1.School of New Energy,Harbin Institute of Technology,Weihai264209,China;2.Beijing Aerospace Automatic Control Institute,Beijing100039,China;3.Hebei Yutian Material Technology Co.,Ltd.,Baoding072550,China)Abstract:In order to investigate the heat transfer performance of pulsating heat pipes(PHPs)with differ⁃ent cross-section shapes under complex working conditions,this paper designs two types of PHPs with circular and rectangular cross-sections,using the methods of experiment and comparison to investigate the influence of different power on the heat transfer performance of PHPs with different cross-sections under horizontal and vertical conditions.The experimental results indicated that:the surface temperature and maximum temperature difference of the rectangular PHP are lower than the circular PHP under hori⁃zontal working conditions;as the power load increases,the surface temperature and the maximum temper⁃ature difference of the two PHPs increase,in high power region,the maximum temperature difference of circular PHP is obviously higher than that of rectangular PHP;the vertical working condition is compared with the horizontal working condition,the surface temperature and maximum temperature difference of which both decrease.Therefore,rectangular PHP is more suitable than circular PHP in the field of elec⁃tronic chip heat dissipation.Key words:pulsating heat pipes;heat transfer performance;horizontal condition;variable load;vertical condition收稿日期2019-04-06修订稿日期2019-05-12作者简介:陈阳阳(1994~),男,硕士研究生,主要研究方向为强化传热。

第2章螺旋槽纹管研究与应用螺旋槽纹管．亦称螺旋槽管，是一种优良的高效异形强化传热管件，对流体的换热过程有着显著的强化作用，其结构简图见图2-1．管壁上的螺旋槽能在有相变和无相变的传热中显著地提高管内外的给热系数，起到双边强化的作用．用滚轧冷加工的方法，可在光管壁上加工出各种不同的螺旋槽．与其他异形管相比，具有制造工艺较简单，加工方便等优点．螺旋槽纹管为美国拔柏葛公司于1956年首次试验成功【1】，这种管子是在研究电站锅炉管子烧坏现象的基础上产生和发展起来的．研究者发现锅炉管于烧坏是在其内壁上已形成连续的汽膜而中心仍有汽水混合物流动的情况下产生的．这种低速汽膜导热性能很差，热阻极大，不能保证管子有足够的冷却．从而使壁温急剧升高，导致管子烧坏，采用螺旋槽纹管能够推迟传热恶化区的产生和降低管壁温度．这是因为螺旋槽纹管的管壁槽道能造成汽水混合物的强烈旋转和扰动，破坏汽膜的形成，增大其传热系数，同时能降低管壁的温度．螺旋槽纹管自问世以来，国内外很多学者对其传热与流动性能进行了许多深入的研究【2~5】，螺旋槽纹管用于强化管内气体或液体的传热，强化管内液体的沸腾或管外蒸汽的冷凝．其强化机理为，流体在管内流动时受螺旋槽纹的引导使靠近壁面的部分流体顺槽旋流，有利于减薄边界层厚度；还有一部分流体顺壁面轴向流动，通过螺旋槽纹凸起处便产生轴向漩涡，引起边界层分层及边界层中流体的扰动，从而加快由壁面至流体主体的热量传递．螺旋槽纹管是将光滑管在车床上轧制而成．主要结构参数有槽深e、节距p和螺旋角β。

可分为单头和多头．螺旋槽纹管的应用以液—液型为主；其次是液—气(冷凝或蒸发沸腾)。

这种管不仅可强化传热且其抗污垢性能又高于光滑管，因而广泛用于动力、海水淡化、船舶、炼油、石油化工等换热没备上．2．1 蝇旋槽纹管强化传热研究2．1.1 螺旋槽纹管管内对流换热及阻力特性研究(1)国外的研究现状自1966年美国橡树岭国立实验室的Lawson发表了第一篇有关螺旋槽纹管的研究报告以来，引起了世界各国的高度重视和广泛研究．国外学者对螺旋槽纹管的实验研究见表2—1．此外，Srinivasan【15】等人分别对螺旋波纹管和螺旋肋片管的结垢问题进行了研究，结果表明，结垢状态下的螺旋型表面强化管传热性能仍优于同状态下的光管式传热管．针对螺旋槽纹管的结构参数对传热与流动特性的影响，Mof—fat【16】和Zimparov【17】分别对卧式冷凝器中的螺旋槽纹管进行了研究，Moffat对11种不同槽距和槽深的螺旋槽纹管进行了实验，总结出了管的几何尺寸对传热与摩擦的影响．同时．建立于总传热系数、冷凝侧的传热系数的相关准则方程．Zimparov测定了11种不同结构参数的传热性能和压降损失．得到了螺旋槽纹管内外侧的传热系数和总传热系数。

闭式环路型脉动热管实验研究的读书报告（国内文献）1. 曲伟,马同泽,微小空间薄液膜相变传热的微尺度效应, 航天器工程，Vol13，No.2,36-45，2004主要内容：本文对小空间的相变传热和流动的微尺度效应的研究进展进行了阐述，包括下列几个方面：固体表面上薄液膜厚度的微尺度效应；圆形截面毛细管管径的微尺度效应；毛细管的截面形状微尺度效应；壁面纳米级粗糙度的微尺度效应；微型热管(MHP)的微尺度效应和连续性极限、堵塞极限；平板热管(FMHP)的壁面粗糙度微尺度效应和沸腾极限；脉动热管(PHP)管径的微尺度效应；薄液膜的稳定性等。

研究分析了上述各方面微尺度效应的机理，归纳推知增加每个薄液膜区域的面积和增加薄液膜区域的数量这两种方法均可提高蒸发器的性能，后一种方法可操作性强，为高效蒸发器性能的提高指明了方向。

主要结论：对于薄液膜传热，各种力的对比发生根本的变化，脱离压力(Disjoining Pressure)和毛细力(Capillary Pressure)占有主导地位，而重力、粘性力、惯性力相对不重要。

在薄液膜传热和流动研究中发现，脱离压力和毛细力的对比也会因空间尺度、表面微观粗糙度等的不同此消彼长。

由于尺度减小，壁面的相对粗糙度变得越来越重要，即使是对光滑表面来讲，壁面粗糙度也是不能忽略的了，原因是光滑壁面的纳米量级的粗糙度也会改变薄液膜的吸附热，从而改变了脱离压力和毛细力的相对大小。

关于薄液膜稳定性，对薄液膜叠加了表面力，如果薄液膜出现不稳定，则会加剧其表面的波动。

可知增加每个薄液膜区域的面积和增加薄液膜区域的数量两种方法均能提高蒸发器的性能，后一种方法可操作性强，为高效蒸发器性能的提高指明了方向。

在相同的当量直径及相同加热温差下，三角形截面毛细管内总的蒸发传热量最大，圆形截面毛细管的最小。

存在问题和拟定解决措施：2.崔晓钰，翁建华，M.Groll，铜/水振荡热管传热特性的实验研究，工程热物理学报，Vol.24，No.5，864－866，2003主要内容：实验装置如上图。

板式换热器强化传热数值模拟研究板式换热器广泛应用于石化、化工、制药、冶金等工业领域中，其传热性能对工艺的稳定性和效率具有重要影响。

为了进一步提高板式换热器的传热性能，强化传热数值模拟研究成为一项重要的探索。

板式换热器的传热机理较为复杂，其主要包括对流传热、传热表面的径向传导和热边界层的影响等。

在强化传热数值模拟研究中，通常采用计算流体力学（CFD）方法，通过数值模拟来解析传热过程中的流动和传热规律，从而优化传热效果。

首先，强化传热数值模拟研究需要建立准确的物理模型。

物理模型包括换热器结构、流体流动方程、传热方程和边界条件等。

通过对换热器的结构参数进行准确建模，并利用流体流动方程和传热方程描述流体在换热器内部的运动和传热过程，为模拟过程提供准确的边界条件。

其次，强化传热数值模拟研究需要选择合适的数值方法。

数值方法包括离散化方法和求解方法。

离散化方法将连续的流体和传热方程转化为离散的代数方程，常用的方法有有限差分法、有限元法和有限体积法等。

求解方法是解离散方程组的方法，常用的是迭代法和直接法。

选择合适的数值方法可以提高计算的准确性和计算效率。

然后，强化传热数值模拟研究需要考虑流体的物性参数。

流体的物性参数包括密度、动力粘度、导热系数和比热容等。

这些参数的准确性对模拟结果的精度和可靠性有重要影响。

因此，在数值模拟过程中，需要采用合适的流体物性参数，并对参数的变化情况进行敏感性分析，以确保模拟结果的可靠性。

最后，强化传热数值模拟研究需要进行模拟结果的验证和优化。

通过与实验数据的对比，可以验证数值模拟的准确性和可靠性，从而进一步优化数值模拟方法和参数设置。

同时，可以通过数值模拟来分析换热器不同工况下的传热特性，优化换热器的结构参数和操作参数，以提高传热性能和工艺效率。

综上所述，板式换热器强化传热数值模拟研究是一项重要的工作。

通过建立准确的物理模型，选择合适的数值方法，考虑流体的物性参数，并进行模拟结果的验证和优化，可以为提高板式换热器的传热性能提供理论支持。

1 前言 ADDIN NE.Bib当今世界，由于工业，经济的巨大发展，世界各国普遍面临着能量短缺问题，开发新能源以及如何高效利用现有能源得到了世界各国的普遍关注。

由于换热设备在工业生产中的广泛应用，提高换热器效率，研究强化换热的新技术成为人们日益关注的传热学新课题。

本文将从强化传热技术的发展过程、强化传热新技术以及强化传热技术的实际应用状况几个方面对近几年来强化传热技术的总体进展进行介绍。

[1]2 正文热量传递方式有导热、对流以及辐射三种，因此，强化传热方法的研究也势必从这三个方面来进行。

由于导热与辐射传热的强化受到的限制条件较多，所以对流换热的强化受到重视。

因此，强化换热方法中研究最多，涉及面最广的是对流换热的强化。

强化传热的研究从50 年代中期开始增多，近几十年来发展迅速，并成为传热学中重要的研究方向与组成部分。

[2]2.1 强化传热的意义在现代科学技术的许多领域,如动力、冶金、石油、化工、材料、制冷以及空间、电子、核能等,均涉及到加热、冷却与热量传递的问题。

换热器是不可缺少的工艺设备,而且在金属消耗与投资方面也占有较大的比例。

目前,能源危机越来越突出,开发新能源及余热回收显得特别重要。

而在这些工作中,通常都要求采用有效的强化传热措施,以提高传热量来减小换热器的体积与重量。

可以说,研究各种传热过程的强化问题,设计新颖的紧凑式换热器,不仅是现代工业发展过程中必须解决的课题,同时也是开发新能源与开展节能工作的紧迫任务。

[3]传热学的目的是研究热传播速率的问题,而强化传热研究的主要任务是改善、提高热传播的速率,以达到用最经济的设备来传递规定的热量,或是用最有效的冷却来保护高温部件的安全运行,或是用最高的热效率来实现能源合理利用的目的。

2.2 强化传热的目的与任务不同场合对于强化传热的具体要求各不相同,但归纳起来应用强化传热技术可达到下列任一目的:(1)减小换热器的传热面积,以减小换热体积与重量;(2)提高现有换热器的换热能力;(3)使换热器能在较低温差下工作;(4)减少换热器的阻力,以减少换热器的动力消耗。

液氮温区脉动热管流动及传热特性研究马文统;陈曦;唐恺【摘要】脉动热管是一种新型传热元件,具有结构简单、传热性能突出的优点.为了研究低温脉动热管管内工质流动及传热特性,采用液氮为工质,运用多相流VOF方法建立闭式环路结构的低温脉动热管的三维数值模型,并对模型进行了数值模拟.文章对低温脉动热管管内工质的流型变化和传热性能的影响因素进行了研究.结果显示,低温脉动热管从启动阶段到稳定运行阶段管内工质存在多种流型.得出低温脉动热管的倾角、充液率和内径会对低温脉动热管的传热性能产生一定的影响,并分析了倾角、充液率和内径对低温脉动热管传热性能的影响特点.%Pulsating heat pipe (PHP)is a high-efficiency heat transfer device with simple structures and excellent heat-transfer performance. In order to study the pulsating heat pipe which can be used at the liquid nitrogen zone,a three-dimensional numerical model was established and numerically analyzed based on the VOF method in this paper. In this pa-per,the changes in flow patterns of working medium and the influence factors of heat transfer performance of cryogenic PHP were studied. The results indicated that there existed a variety of flow patterns of working medium from the start phase to stable operation phase in cryogenic PHP. The angle,charging rate and inner diameter had certain influences on the heat transfer performance in cryogenic PHP and the characteristics of these factors which influence the heat transfer performance were analyzed.【期刊名称】《真空与低温》【年(卷),期】2017(023)002【总页数】5页(P102-106)【关键词】低温脉动热管;数值模拟;流型;传热性能【作者】马文统;陈曦;唐恺【作者单位】上海理工大学能源与动力工程学院制冷与低温技术研究所,上海200093;上海理工大学能源与动力工程学院制冷与低温技术研究所,上海 200093;上海理工大学能源与动力工程学院制冷与低温技术研究所,上海 200093【正文语种】中文【中图分类】TB657脉动热管（Pulsating Heat Pipes，PHP）或称自激式热管（Oscillating Heat Pipes，OHP）因高效的传热特性和结构简单等特点，引起了国内外众多科研工作者的关注，并在过去几十年里得到了一定的发展。

2021年13期创新前沿科技创新与应用Technology Innovation and Application一种新型结构的脉动热管启动特性实验研究*李德辉，鲁祥友*，景艳阳，张虎，刘晨晨（安徽建筑大学环境与能源工程学院，安徽合肥230601）脉动热管是由日本学者Akachi [1]提出的一种高效传热设备，具有结构简单、体积小、成本低、传热能力高等特点，近年来得到了众多国内外科研工作者和机构的广泛关注和研究。

通过实验研究对脉动热管特性主要包括启动性能、传热性能、传热极限等。

结构几何参数、填充工质的特性和工况、运行工况[2]等参数会影响以上性能。

随着新能源电动汽车的崛起，各类型新型电池作为其动力的主要来源直接影响行驶里程，对电动汽车电池热管理提出了更严苛的要求[3]。

电池在工作时内部存在多种反应热及外界环境温度变化，会造成电池在非正常温度环境下工作。

往往导致电池组性能下降，寿命缩短，温度变化较大甚至会引发可燃性危险。

随着微电子封装技术和集成技术的发展，电子元器件和电子设备的尺寸逐渐趋于小微型化，所产生的热量会迅速累积，导致集成电子与元器件周围的热流密度增加，该温度将会影响到电子元器件和设备的性能，其对散热的需求更加提高[4]。

脉动热管这种新型高效的传热元件就成为解决这一问题的高效方案之一。

工质的特性直接影响着脉动热管的启动性能，启动所需时间的长短、启动所需的输入功率和达到准稳态振荡的温度为基本指标[5]。

启动所需时间越短、启动所需的最低热流量越少、启动完成时的温度越低，启动性能越好。

当脉动热管的温度曲线由不断上升转变为持续振荡状态时，标志着启动完成[6]。

史维秀等[7]研究了以体积分数50%的无水乙醇水溶液在不同加热功率及热管倾角下最低加热段启动温度趋于60℃以上。

王迅等[8]以甲醇、丙酮，以及二者体积比1∶1混合组成的甲醇/丙酮混合液为工质，对脉动热管在不同加热功率和充液率下的启动特性进行了实验研究，各工况下的启动温度均在30℃以上。

层流中脉动气流横掠平板强化传热李国能;项忠晓;郑友取;胡桂林【期刊名称】《化工学报》【年(卷),期】2012(063)006【总页数】6页(P1717-1722)【关键词】层流;脉动流;强化传热;横掠平板【作者】李国能;项忠晓;郑友取;胡桂林【作者单位】浙江科技学院新能源与节能技术研究所(筹),浙江杭州310023;浙江科技学院新能源与节能技术研究所(筹),浙江杭州310023;浙江科技学院新能源与节能技术研究所(筹),浙江杭州310023;浙江科技学院新能源与节能技术研究所(筹),浙江杭州310023【正文语种】中文【中图分类】TK124换热器是各种工业部门最常见的通用热工设备，广泛应用于化工、能源、机械、交通、制冷及航空航天等各个领域，是工业过程不可缺少的重要设备，提高换热器的工作性能直接影响到各个工业部门的设备能耗和低品位能源的回收程度，是低碳能源技术的一个重要方面。

由于换热器的涉及面广，因此提高换热器换热性能的研究意义重大，具有深远的工业应用背景。

近年来，一种基于脉动气流强化传热的换热技术得到了广泛的关注，国内外的文献报道呈现出不断增加的趋势。

Dec等［1］研究了脉动燃烧器出口的气流换热特性，发现脉动频率f约为80Hz的脉动气流能大幅度地提高系统的换热效率。

Moschandreou等［2］采用理论方法研究了脉动气流中不同Prandtl数和脉动频率f在固定壁面热流率的管内强化传热的响应行为，发现Pr和f只有在特定的范围内才能增加系统的换热效率。

类似地，Chattopadhyay等［3］和 Akdag等［4－5］分别采用数值模拟方法验证了Moschandreou等［2］的发现，并指出低频小振幅热声脉动强化传热的效果有限。

Fraenkel等［6］研究了Rijke管激发的热声脉动波在提高谷物干燥速度的效果，发现脉动频率f为80Hz，振幅p为153dB的热声脉动波能提高谷物的干燥速度1倍以上。

Hommema等［7］研究了一个脉动燃烧器的尾部烟气的换热特性，其烟气的脉动频率固定为34Hz，燃烧器尾部装设的换热器的有效换热效率增加1．8倍。

浅谈脉动振动对汽车散热器传热与阻力性能的影响发布时间：2022-10-13T01:00:39.315Z 来源：《中国科技信息》2022年6月第11期作者：李维维[导读] 在汽车发动机水冷却系统运行过程中，汽车百叶窗翅片散热器是非常重要的一方面，李维维南宁八菱科技股份有限公司广西南宁 530000摘要：在汽车发动机水冷却系统运行过程中，汽车百叶窗翅片散热器是非常重要的一方面，自身性能与发动机工作效果有着密切的联系性，相关人员开展了有关的实验以及仿真模拟技术，专门对其展开了大范围的探究，同时优化了百叶窗翅片散热器结构，获取了良好的效果，可是从实际情况来看，散热器结构依旧未能完全达到目前散热器性能的提升要求。

在本篇文章中，主要分析了各个形式的汽车散热器，提出了提升散热器整体性能的技术。

关键词：脉动振动；汽车散热器传热阻力；性能影响研究所谓发动机冷却系统，主要基本功能是让发动机在运行状态下保持合理的温度，保证发动机具有较好的动力性、经济性和净化性，全零件的运动和磨损正常。

发动机的冷却系统涉及到了两方面，分别是风冷系统与水冷系统。

以冷却液为冷却介质的被称之为水冷系统，用水冷却发动机的被称之为水冷发动机。

在汽车发动机中对于水冷系统应用概率非常高，只有较少部分的汽车发动机风冷系统。

文章中主要对脉冲振动在汽车散热器传热和阻力性能中的影响展开了探究。

1、对于发动机冷却系统的论述在发动机运行期间，内部温度处于较高的状态，必须及时展开冷却工作，冷却系统的应用可以避免发动机处于过热现象，也可以避免发动机处于过冷现象。

基于冷却状态的发动机开启以后，冷却液从发动机内展开冷车循环，提升发动机的温度，保持发动机在正常温度下稳定运行，发动机在中等转速状态下燃烧室内的平均温度为1000℃以上，在发动机运行过程中最高燃烧温度达到了2500℃，从中来看，基于高温燃气的作用和发动机相接触的零件受到了一定的加热，发动机各项零件在工作状态下如果没有做好冷却工作的话，比如散热器自身散热性能较小，冷却液工作温度极高，发动机零件因为太热而产生了变形现象，发动机机械强度以及刚度随之下降，润滑效果降低，发动机自身性能难以有效体现出来，将会导致发动机温度持续性上涨，发动机的充气系数降低，零部件受损严重，引起各种各样的问题，难以确保工作的稳定性和安全性。

脉动流化床流动与传热特性多尺度分析与CFD-DEM数值模拟流态化技术广泛应用于制造与加工行业中,如生物质干燥,颗粒涂层,燃烧,催化裂化流化床反应器等。

与传统流化床技术相比,脉冲流化床能处理易结团、粘性大、热敏性高等物质,并有效克服沟流、死区、局部过热等弊端,使气固均匀混合与接触,提高传热与传质效率。

本研究首对脉动流化床干燥颗粒试验中采集的中不同频率以及不同气流量配比的压力信号,利用多尺度复杂熵因果关系平面对压力信号进行分析。

结合床内潮湿颗粒的干燥特性以及流型实物图,对进气配比、频率大小等因素对干燥效率的影响进行了多尺度分析,对流动特性的微观及宏观机理进行研究,得到最佳干燥效率所对应的多尺度复杂熵因果关系平面图结构。

基于CFD-DEM方法,构建了气固系统的CFD-DEM并行数值模拟方法及平台,对准二维混合脉冲流化床进行了研究。

通过脉冲压力波动信号模拟与实验值对比进行了模型验证,其后考察了不同脉冲频率、不同流量配比下的流化床颗粒混合及传热过程,得到颗粒流型图,颗粒扩散系数及传热系数分布规律。

通过定量的分析得出脉冲频率及流速配比对混合效果及传热特性的影响,并在颗粒尺度上揭示了颗粒混合与传热的内在机理,并采用多尺度分析方法对压力信号进行分析,得到最佳脉动频率及流量配比。

利用颗粒的速度场、矢量场等数据信息,本文还研究了床颗粒在不同频率及流量配比内的颗粒运动特征。

在流化床的内部,颗粒围绕着上升气泡开始向下运动;它们在气泡的下端碰撞,形成尾迹;脉动频率为2.5Hz时的颗粒运动较为有序。

脉动气流速过高会发生气泡连续产生,形状被拉长、穿过床层,并出现高频、高能颗粒射流喷射的过程。

矢量场显示,气泡爆炸前床层上部空间存在局部旋流,局部循环的周期与气泡相同。

引入混合偏差指数与扩散系数对颗粒混合情况进行定量分析,详细讨论了流化床内的微观混合过程。

并建立DEM流化床传热模型,考虑了气固对流换热与颗粒碰撞传热过程。

在颗粒尺度上印证当脉冲频率接近床体压力波动自然主频时,促进颗粒内循环运动,加强热量的传递从而使干燥效率得到提升。

强化传热技术与新型高效换热器研究进展方书起 祝春进 吴 勇 牛青川 赵银峰(郑州大学)摘 要 简述了国内外实用强化传热技术的研究状况。

介绍了国内外开发的强化传热元件以及国内外推出的各种新型高效换热器。

关键词 强化传热 传热元件 管壳式换热器 新型高效换热器中图分类号 T Q051 5 文献标识码 A 文章编号 0254 6094(2004)04 0249 05换热器是化工、石油、制药及能源等行业中应用相当广泛的单元设备之一。

据统计,在现代化学工业中所用换热器的投资大约占设备总投资的30%,在炼油厂中换热器占全部工艺设备的40%左右,海水淡化工艺装置则几乎全部是由换热器组成的[1]。

上个世纪70年代初发生的世界性能源危机,有力地促进了传热强化技术的发展。

为了节能降耗,提高工业生产的经济效益,要求开发适用不同工业过程要求的高效能换热设备[2]。

而强化传热元件的研究是新型高效换热设备设计制造的基础。

因此,二十余年来,强化传热技术和换热器的开发与研究始终是人们关注的课题[3]。

当今换热器的发展以计算流体力学、模型化技术、强化传热技术及新型换热器开发形成了一个高技术体系[4]。

1 强化传热技术换热器的强化传热就是力求使换热器在单位时间内,单位传热面积传递的热量达到最多[5]。

应用强化传热技术的目的是:提高现有换热器的换热能力;减小设计传热面积,以减小换热器的体积和质量;减小换热器的阻力,以减小换热器的动力消耗;使换热器能在较低温差下工作。

强化传热主要有3种途径:提高传热系数、扩大传热面积和增大传热温差。

2 管壳式换热器目前,管壳式换热器仍是石油、化工、冶金和制冷等工业部门中应用最普遍(约占70%),理论研究和设计技术最完善,运用可靠性良好的一类换热器。

其研究包括了管程和壳程两侧的传热强化研究。

2.1 管程强化传热研究人们想尽各种办法实施强化传热,归结起来不外乎两条途径:改变传热面的形状和在传热面上或传热流路径内设置各种形状的插入物。

强化传热种类概述强化传热种类一、强化传热技术的种类提高传热系数的传热技术可分为有功强化传热技术和无功强化传热技术两类。

有功强化传热技术需要应用外部能量来达到强化传热的目的;无功强化传热技术则无需应用外部能量。

有功强化(亦称主动式强化)传热技术包括:机械强化法,振动、电场、磁场、光照射、喷射冲击等。

无功强化(亦称被动式强化)传热技术包括:表面特殊处理法、粗糙表面法、扩展表面法和扰动流体法等。

两种传热技术与光管对比结果,见表1。

有功强化传热和无功强化抟热可以综合利用,以达到更好的传热效果。

这种强化传热技术称为合成强化传热。

二、各种类强化传热简单举例1、粗糙表面法、扰动流体法结合的复合传热方法：例如：粗糙管换热器中沿传热管轴向间隔分置旋流片的两区协同强化传热方法。

旋流片使流体产生螺旋流，螺旋流在离开旋流片之后依靠自身的运动惯性保持一定距离的自旋流，对管道近壁区与中心区产生互动的协同传热强化。

此外，该方法也可用于管间，除了对管间管束的机械支撑外，旋流片也可使管间流体产生自旋运动，实现壳程流体的两区协同传热强化。

2改变传热面的形状：换热管壁被挤压成螺旋槽状，在管内壁形成一圈圈突出的圆环。

由依次交替的收缩段和扩张段组成的波形管道。

管外包扎钢丝等。

例如：i、在管内壁有若干月牙体，所述月牙体是半圆或小半圆体，其弦面紧贴管内壁；本实用新型同时具有强化传热传质作用，结构简单，不必二次安装。

3、扰动流体法：在传热面上或传热流路内设置各种形状的湍流增进器或内插物。

应用电磁场及协同作用强化传热。

如果能适当控制由流体流动而引起的管子震动，可以强化强热，但是若控制不当，则对设备有害。

例如：i、设计一个可安装在热交换器的入口处的环形筛网。

该环形筛网有中心通孔，通孔的环周有筛网或栅状结构。

使用本装置后，混合有摩擦减阻材料的液体在流经此筛网时，筛网使靠近管壁的液体的层流结构获得破坏，并转变成紊流，从而使流体与管壁的换热方式从层流换热转变成紊流换热，从而大大提高流体与管壁的对流换热系数，使整个热交换器的换热系数得到提高。

强化传热传质的现状与展望摘要：强化传热传质、增强或强化的科学与工艺已成为传热科学与工程许多方面的重要组成部分。

强化传热传质方面的文献综述参考了上千篇文献，其数量仍在上升。

这就带来了一个适当设计及应用信息传播的挑战。

为了给出这一重要科技现状的总览，本文陈述及评论了强化技术各分支近几年具有代表性的发展。

本文献从被动强化技术、主动强化技术及复合强化技术几方面阐述。

关键词：调研，单相流，流动沸腾，冷凝，结垢相关术语：CHF 临界热通量, [W/m2] Pr 普朗特数D 凹坑或压痕的直径, [m] q, q w壁面热流, [kW/m2]d 管或道的内径, [m] Re 雷诺数e 波纹或粗糙高度, [m] ΔT sat 壁面过热度, [K]H 180°扭距, [m] y 纽带的扭角(管内径的180°扭距)L 管内流动长度, [m] P翅片管翅片间的轴向间距[m]MHF 最小热流或莱顿弗罗斯特点[W/m2]希腊符号：δ凹坑或压痕的深度[m]θ液-固界面接触角，[度]1.引言关于强化热交换的第一篇已知论文可能是早在150年前由焦耳（1861）年所发表的。

此后，该专业领域在萌芽阶段发展缓慢，但在1950年以后得到了迅猛发展。

图1显著描绘出这一领域出版物数量的增长。

本汇编（Manglik、Bergles，2004年；Bergles 等人，1983）基于一个对期刊论文、会议论文和科技报告(不含专利)的手工搜索①。

含有一些质量交换方面的相对数量较小的论文，作为热交换技术可增强质交换且反之亦①电子或基于网络的搜索，鉴于越来越复杂的互联网搜索引擎，虽然预期高产但实际受限于其效率。

搜索所生成的清单中有时需对错误引用进行移除或增添纰漏进行手动审核，有时疏漏或所包含的不正确引用可能是十分重大的。

关于电子搜索局限性的讨论在这篇文章的后半部分进行阐述并给出搜索结果的样例。

然的一个提醒。

每年发表超过约400份出版物（Manglik and Bergles，2004），强化热交换是目前科研发展的一个主要部分。