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复杂结构微通道热沉液体强化传热过程的热力学分析 被引量:18
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作者 翟玉玲 夏国栋 +1 位作者 刘献飞 李艺凡 《化工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第9期3403-3409,共7页
微通道液体流动与传热是一个典型的不可逆过程,有必要减小传递过程中的不可逆损失大小,提高其有效利用程度,属于'质'的范畴。首先,根据热力学第一及第二定律,推导出了熵产率及热能传输系数,指出降低微通道热沉内液体温度梯度净... 微通道液体流动与传热是一个典型的不可逆过程,有必要减小传递过程中的不可逆损失大小,提高其有效利用程度,属于'质'的范畴。首先,根据热力学第一及第二定律,推导出了熵产率及热能传输系数,指出降低微通道热沉内液体温度梯度净值可以提高热能的有效利用程度;然后,基于前期的研究基础,设计出新型复杂结构微通道热沉,并模拟其三维流动与传热过程,对比分析微通道热沉结构的变化对熵产率及热能传输系数的影响,结果表明降低流体温度梯度的净值可以减少热能不可逆损失的大小,使热沉底面温度更均匀,有利于延长微电子器件的寿命;最后,由强化传热因子、熵产率及热能传输系数的定义指出用强化传热因子来评价微通道的综合传热性能更合理,而应该用熵产率及热能传输系数来评价能量的不可逆大小及利用程度。总之,热力学第一定律为微通道的综合传热性能提供了评价标准,而热力学第二定律指出了影响微通道内部强化传热的本质因素,二者相互联系,为微通道的优化设计提供热力学理论。 展开更多
关键词 微通道热沉 强化传热 熵产 强化传热因子
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激光辅助冷凝抑制的同位素分离过程气体超声速流动的理论研究
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作者 李艳霞 王振强 +2 位作者 胡云雷 史壮壮 刘中良 《核科学与工程》 北大核心 2025年第2期384-393,共10页
超声速流动在激光辅助冷凝抑制的同位素分离(SILARC)过程中起重要作用。将氩气在锥形喷管中的超声速流动简化为理想气体的一维等熵稳定流动,理论分析了喷管内速度、比容、压力和温度随着流道截面积的变化,并给出喷管出口参数和临界参数... 超声速流动在激光辅助冷凝抑制的同位素分离(SILARC)过程中起重要作用。将氩气在锥形喷管中的超声速流动简化为理想气体的一维等熵稳定流动,理论分析了喷管内速度、比容、压力和温度随着流道截面积的变化,并给出喷管出口参数和临界参数。重点研究了喷管张角对氩气超声速流动参数的影响。分析结果表明,随着流动的进行和流通面积的增大,速度迅速增大但逐渐趋于一个定值;温度、压力、比容则不断降低,这三个参数同样存在一个极限值。锥形喷管的张角对流动参数有一定的影响,随着角度的增大,速度和马赫数不断增大,但增幅却越来越小,且速度的增长幅度远不如马赫数的增长。背压对喷管出口流量和流动参数的影响显著,当背压不超过临界压力时,出口流量始终等于临界流量,背压降低则出口速度不断升高而出口温度却持续降低。 展开更多
关键词 超声速射流 锥形喷管 理论分析 流动参数变化规律 喷管张角 出口参数
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流体非平衡相变强化传热的场协同分析 被引量:8
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作者 郭平生 华贲 +1 位作者 韩光泽 魏耀东 《广西师范大学学报(自然科学版)》 CAS 2002年第2期24-27,共4页
提出了有序度概念并在此基础上 ,论述了非平衡相变是有序度的突变 ,其传递强度可以得到突变的增加 .如果能够在非平衡非线性过程中协调场的参数 ,那么 ,就有可能以小的能耗而获得传递过程的最大强化 .以自然对流和湍流为例论述了上述观点 .
关键词 非平衡相变 强化传热 场协同分析 有序度 临界点 流体流动 自然对流 湍流
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超声波对水垢形成过程影响的准静态实验研究 被引量:4
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作者 孟陶 陈永昌 +2 位作者 颜琳 陈贤志 马重芳 《应用化工》 CAS CSCD 2011年第6期952-954,共3页
在极低的工质循环流速下进行超声波处理硬水实验,实时测量了超声处理后硬水钙离子浓度和电导率的变化,考察了超声波频率、初始硬度、温度对于硬水水质的影响。结果表明,准静态下超声波作用能加快溶液中碳酸钙初级晶核生成速度,使溶液硬... 在极低的工质循环流速下进行超声波处理硬水实验,实时测量了超声处理后硬水钙离子浓度和电导率的变化,考察了超声波频率、初始硬度、温度对于硬水水质的影响。结果表明,准静态下超声波作用能加快溶液中碳酸钙初级晶核生成速度,使溶液硬度降低,电导率减小。初始硬度越大,温度越高,超声波结垢作用越明显。 展开更多
关键词 准静态 水垢 超声波 硬度
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切片式整体铝翅片(AIF)管的传热实验研究 被引量:1
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作者 李晓欣 朱冬生 +1 位作者 汪南 邓先和 《化工进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第z1期76-79,共4页
介绍一种新型的整体翅片(AIF)管及其换热实验结果.AIF管采用外翅片的形式增加换热面积;翅片与介质流动的管路为一体结构,消除了间隙热阻.实验在吸风式风洞实验台上进行,对AIF管和其光管进行对比性实验,归纳出换热无因次经验公式.实验结... 介绍一种新型的整体翅片(AIF)管及其换热实验结果.AIF管采用外翅片的形式增加换热面积;翅片与介质流动的管路为一体结构,消除了间隙热阻.实验在吸风式风洞实验台上进行,对AIF管和其光管进行对比性实验,归纳出换热无因次经验公式.实验结果表明,AIF管确实有优良的换热效果,为新型翅片管的研究开发提供理论依据. 展开更多
关键词 翅片管 换热器 AIF管 切片式整体铝翅片管
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减火坑对烧成制度和传热强化影响的理论研究 被引量:1
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作者 宫小龙 汤永智 +1 位作者 冯青 刘中良 《陶瓷学报》 CAS 北大核心 2018年第6期743-748,共6页
随着乐平南窑遗址的发现,减火炕技术开始载入了龙窑的史册。本文首次通过简化的理论模型对减火坑附近空窑时的烧成制度和满窑时陶瓷制品的传热系数进行了详细的分析讨论,从理论上印证了龙窑减火坑技术及其附近陶瓷制品分布方式等考古发... 随着乐平南窑遗址的发现,减火炕技术开始载入了龙窑的史册。本文首次通过简化的理论模型对减火坑附近空窑时的烧成制度和满窑时陶瓷制品的传热系数进行了详细的分析讨论,从理论上印证了龙窑减火坑技术及其附近陶瓷制品分布方式等考古发现的合理性和科学性,从而彰显古代劳动人民的智慧结晶。结果表明:减火坑技术有利于减缓烟气流速,同时不改变窑内烧成制度,此外陶瓷制品分布方式也满足窑内稳定的换热速率条件。 展开更多
关键词 减火坑技术 烧成制度 传热强化 分布方式 理论研究
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超低压环境中气体超声速射流数值研究
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作者 李艳霞 王振强 +2 位作者 胡云雷 李宾 刘中良 《核科学与工程》 北大核心 2025年第3期579-588,共10页
超音速射流可为激光光谱法分离同位素(SILARC)过程提供深度冷却,由于SILARC过程射流环境接近真空,低压射流环境会对超音速射流的射程、扩展角等物理场产生很大影响。构建微型喷管射流物理模型,对流体在喷管内跨音速流动及离开喷管后的... 超音速射流可为激光光谱法分离同位素(SILARC)过程提供深度冷却,由于SILARC过程射流环境接近真空,低压射流环境会对超音速射流的射程、扩展角等物理场产生很大影响。构建微型喷管射流物理模型,对流体在喷管内跨音速流动及离开喷管后的真空环境射流现象开展数值模拟,重点研究了各物理参数及物理场分布及随时间的变化。结果显示,在射流时长τ≤200μs时,初始条件对非稳态射流的影响非常大,超音速射流形成的低温气体前沿(T<50 K气流层)不断向流动下游移动。但τ>200μs后,气流移动的速率越来越小,温度和压力最低值的变化也越来越小,但受边界条件的影响越来越显著,下游抽气管道对气流的压缩作用致使激波位置和物理参数出现前后震荡。至τ=250μs时,超音速流体在喷管出口下游10 mm的轴向范围内形成伞状的低温区域,气流温度在70~120 K。 展开更多
关键词 超音速流动 超音速射流制冷 数值模拟 真空环境 瞬时变化
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半周加热半周绝热的熔盐吸热管传热特性研究 被引量:26
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作者 杨敏林 杨晓西 +1 位作者 丁静 杨小平 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第8期1007-1012,共6页
建立了描述半周加热、半周绝热的不均匀热流边界条件下熔盐吸热管内热传导与热对流换热的数值模型,模型考虑了管壁导热和熔盐的变物性。采用Fluent软件,通过求解三维N-S方程和能量方程,对熔盐吸热管的传热过程进行了模拟,并在熔盐吸热... 建立了描述半周加热、半周绝热的不均匀热流边界条件下熔盐吸热管内热传导与热对流换热的数值模型,模型考虑了管壁导热和熔盐的变物性。采用Fluent软件,通过求解三维N-S方程和能量方程,对熔盐吸热管的传热过程进行了模拟,并在熔盐吸热传热实验平台上进行了试验研究。模拟计算与实验结果基本一致。揭示了熔盐吸热管在高温、高热流密度条件下的管内流速和温度分布规律及其换热特性,为塔式太阳能热发电熔盐吸热器的设计和运行控制提供了重要依据。 展开更多
关键词 熔盐吸热器 半周加热 数值模拟 传热实验
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基于经济评价的换热器最优传热温差 被引量:19
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作者 华贲 仵浩 刘二恒 《化工进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第7期1142-1146,共5页
换热器选型是化工过程设计工作的重要部分。换热器的传热温差△T设计取值,左右着一次投资与能量回收效率之间的优化权衡。其结果强烈取决于因资源有限性和制造科技进步所决定的、不断增加的能源与设备的比价。本文在运用经济学理论对... 换热器选型是化工过程设计工作的重要部分。换热器的传热温差△T设计取值,左右着一次投资与能量回收效率之间的优化权衡。其结果强烈取决于因资源有限性和制造科技进步所决定的、不断增加的能源与设备的比价。本文在运用经济学理论对换热过程的热火用损失计价和换热器投资估算方法进行深入的分析、探讨和回归的基础上,发展了换热器最优传热温差的数学模型,开发了可实用于工程设计的换热器△T计算机辅助优化计算软件。此项研究的应用实例表明,采用优化的换热器的传热温差△Topt的设计,能够取得显著的节能和经济效益。 展开更多
关键词 热(火用)计价 换热器价格 最优传热温差 经济优化
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建筑节能优化设计方法概述 被引量:11
10
作者 叶国栋 华贲 +1 位作者 胡文斌 左政 《华北电力大学学报(自然科学版)》 CAS 北大核心 2005年第2期93-95,共3页
基于当前对建筑节能设计的一般认识,提出了建筑节能设计的新观念。根据这一新观念,从系统工程的角度对建筑节能优化设计问题进行了描述,指出了实现建筑节能优化设计要解决的2个关键问题,并针对我国实际对建筑节能优化设计方法的实际应... 基于当前对建筑节能设计的一般认识,提出了建筑节能设计的新观念。根据这一新观念,从系统工程的角度对建筑节能优化设计问题进行了描述,指出了实现建筑节能优化设计要解决的2个关键问题,并针对我国实际对建筑节能优化设计方法的实际应用进行了讨论。最后结合深圳某公寓进行了建筑节能优化设计的实例研究。 展开更多
关键词 建筑节能设计 优化设计方法 计算机辅助设计 CAD
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周期性变截面微通道结构参数对流体流动和传热的影响 被引量:7
11
作者 夏国栋 柴磊 +1 位作者 杨瑞波 周明正 《化工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第11期2705-2711,共7页
周期性变截面微通道扇形凹穴的设计,使通道内流体流动分为等直径流速型和弧形流速型,因此微通道的等直径段和弧形段的长宽度等结构参数对流体流动和传热有重要影响。针对周期性变截面微通道单相液体流动与传热特性,利用计算流体力学(CFD... 周期性变截面微通道扇形凹穴的设计,使通道内流体流动分为等直径流速型和弧形流速型,因此微通道的等直径段和弧形段的长宽度等结构参数对流体流动和传热有重要影响。针对周期性变截面微通道单相液体流动与传热特性,利用计算流体力学(CFD)模拟与分析软件进行了三维数值模拟。模型采用有限体积法离散、SIMPLEX算法进行层流计算。分析结果显示,等直径段和弧形段的长宽度等结构参数对周期性变截面微通道流体流动特性和传热特性有重要影响。在本文的模拟条件下,u=4m.s-1时,其最佳结构参数范围为0.15<L1/L2<2,1.4<W2/W1<2.1。 展开更多
关键词 周期性变截面 结构参数 数值模拟
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高温高热流密度熔盐吸热管传热试验研究 被引量:6
12
作者 杨敏林 杨晓西 +2 位作者 杨小平 丁静 沈向阳 《华北电力大学学报(自然科学版)》 CAS 北大核心 2009年第1期50-52,58,共4页
以三元熔盐为传热介质,在熔盐吸热传热实验平台上进行高温高热流密度下316L不锈钢熔盐吸热管传热特性试验。吸热管外径为20mm,实验流体温度控制在250-500℃,热流密度为180-470kW/m^2。实验揭示了不同温度及不同热流密度下熔盐吸热... 以三元熔盐为传热介质,在熔盐吸热传热实验平台上进行高温高热流密度下316L不锈钢熔盐吸热管传热特性试验。吸热管外径为20mm,实验流体温度控制在250-500℃,热流密度为180-470kW/m^2。实验揭示了不同温度及不同热流密度下熔盐吸热管内对流换热的Nu—Re关系,Nu随Re增加显著增大,实验Nu数普遍高于按sieder-Tate关联式计算的值。分析了温度及热流密度对熔盐吸热管传热特性的影响,发现熔盐平均温度相同时,低热流密度下的Nu数大于高热流密度下的Nu数,同时实验结果显示高温高热流密度下熔盐吸热管的传热性能主要取决于熔盐流速,且高热流密度对传热过程中的温度影响非常显著。 展开更多
关键词 熔盐吸热管 传热实验 高热流密度
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反应精馏过程中的场协同分析 被引量:8
13
作者 陶贤湖 杨伯伦 华贲 《高校化学工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第4期389-394,共6页
应用唯象理论, 分析了反应精馏过程中各种场(如温度场、浓度场、化学势场等)之间的协同关系,以及同一场内不同分量之间的协同关系。提出了在多场协同条件下质量通量和热量通量的唯象表达式以及相应的传质和传热系数。从而揭示了该过程... 应用唯象理论, 分析了反应精馏过程中各种场(如温度场、浓度场、化学势场等)之间的协同关系,以及同一场内不同分量之间的协同关系。提出了在多场协同条件下质量通量和热量通量的唯象表达式以及相应的传质和传热系数。从而揭示了该过程中传质、传热以及化学反应之间的相互影响规律,为强化该过程提供了理论依据。 展开更多
关键词 唯象理论 场协同 反应精馏 传递过程
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换热强化及其优化设计的新途径 被引量:4
14
作者 王松平 罗伟平 +1 位作者 陈清林 华贲 《华北电力大学学报(自然科学版)》 CAS 北大核心 2004年第6期20-23,共4页
审视了强化换热及其优化设计换热系统的方法,无论是传统的强化换热方法还是场协同方法,都只片面地强调了强化传递强度而忽视了由于强化所引起的能量耗散的约束。在强化传递强度的层次上,给出了换热强度与流体中内场和外场的数学关系,通... 审视了强化换热及其优化设计换热系统的方法,无论是传统的强化换热方法还是场协同方法,都只片面地强调了强化传递强度而忽视了由于强化所引起的能量耗散的约束。在强化传递强度的层次上,给出了换热强度与流体中内场和外场的数学关系,通过协调不同驱动力之间的关系可以强化热传递强度。在优化设计换热系统的层次上,给出了优化设计的热力学判据,表明了不可逆性与推动力之间的权衡,并由此得到换热器强化的优化设计温差。 展开更多
关键词 换热系统 换热强化 优化设计 换热器 传热性能
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间隔扇形凹穴型微通道流动与传热的数值模拟 被引量:5
15
作者 翟玉玲 夏国栋 崔珍珍 《北京工业大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2014年第4期627-633,共7页
用FLUENT软件模拟了三维间隔扇形凹穴型微通道流体层流流动与传热的情况,与等直径矩形微通道进行对比.结果表明:间隔扇形凹穴型微通道由于间隔段的存在降低了通道的整体压降,摩擦系数比f/f0<1;间隔段的长度明显影响微通道的传热性能... 用FLUENT软件模拟了三维间隔扇形凹穴型微通道流体层流流动与传热的情况,与等直径矩形微通道进行对比.结果表明:间隔扇形凹穴型微通道由于间隔段的存在降低了通道的整体压降,摩擦系数比f/f0<1;间隔段的长度明显影响微通道的传热性能,长度越长,传热恶化效果越明显.引入强化传热因子(Nu/Nu0)/(f/f0)0.290 9,当Re>200时通道1、2的(Nu/Nu0)/(f/f0)0.290 9均大于1,说明其综合传热性能优于矩形微通道. 展开更多
关键词 微通道 间隔段 强化传热 数值模拟
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论溶液中外场对溶质扩散的协同强化作用 被引量:3
16
作者 郭平生 韩光泽 +1 位作者 张妮 华贲 《华北电力大学学报(自然科学版)》 CAS 北大核心 2004年第6期28-31,共4页
从液体似晶结构的“格子”理论出发,推导了有外场存在情况下溶液溶质扩散转移的动力学方程。通过与 Fick 定律形式比较,得到了有外场作用的溶液溶质扩散系数表达式,由此讨论了强化扩散传质过程中外场与化学势场的协同关系,即溶液溶质扩... 从液体似晶结构的“格子”理论出发,推导了有外场存在情况下溶液溶质扩散转移的动力学方程。通过与 Fick 定律形式比较,得到了有外场作用的溶液溶质扩散系数表达式,由此讨论了强化扩散传质过程中外场与化学势场的协同关系,即溶液溶质扩散传质流的大小不仅与各场强度量梯度的大小及系统的物性有关,还与外场同化学势场的配合有关。进一步分析得到:外场的引入之所以能够强化和控制溶液溶质扩散,其本质是外场的引入可对溶液的粘度产生影响,关于这一论点可由文献 [7] 的实验研究所证实,并与本文的理论研究结果一致。 展开更多
关键词 化工过程 溶液 溶质扩散 协同强化作用
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Fe修饰Mn-Ce/Al2O3-TiO2催化剂对NO氧化性能的实验研究 被引量:3
17
作者 李艳霞 刘世超 +2 位作者 张丽君 张宁 刘中良 《化学工程》 CAS CSCD 北大核心 2019年第10期21-25,共5页
采用溶胶凝胶法制备了TiO2与Al2O3摩尔比为1∶4的Al2O3-TiO2复合氧化物载体,使用共浸渍法制备了Mn,Ce质量分数分别为10%和2%的Mn-Ce/Al2O3-TiO2催化剂,并通过添加不同质量分数的Fe对催化剂进行修饰。在固定床反应装置上进行了催化剂氧... 采用溶胶凝胶法制备了TiO2与Al2O3摩尔比为1∶4的Al2O3-TiO2复合氧化物载体,使用共浸渍法制备了Mn,Ce质量分数分别为10%和2%的Mn-Ce/Al2O3-TiO2催化剂,并通过添加不同质量分数的Fe对催化剂进行修饰。在固定床反应装置上进行了催化剂氧化性能的实验。结果表明:在空速为15 000 h^-1,氧气体积分数为8%时,Fe的添加能够显著提升Mn-Ce/Al2O3-TiO2催化剂的NO催化氧化性能,并在Fe质量分数为4%时,Mn-Ce-Fe(4)/Al2O3-TiO2催化剂的NO催化氧化活性最优,280℃时NO的转化率达到86%。H2-TPR实验结果显示,Fe的修饰使Mn-Ce/Al2O3-TiO2催化剂的还原峰大幅向低温方向移动,改善了催化剂的氧化还原活性。 展开更多
关键词 Fe修饰 锰铈催化剂 NO氧化 复合金属氧化物 载体
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动力系统利用液化天然气冷能的节能减排分析 被引量:7
18
作者 熊永强 华贲 《化工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第9期2276-2283,共8页
针对动力系统CO2减排能耗过高的问题,将液化天然气(LNG)的冷能集成用于空气分离制氧和CO2近零排放动力循环的CO2捕集,提出了一种利用LNG冷能的CO2近零排放动力系统设计方案。研究结果表明:空分装置利用LNG冷能生产高压氧气、液氮和液氩... 针对动力系统CO2减排能耗过高的问题,将液化天然气(LNG)的冷能集成用于空气分离制氧和CO2近零排放动力循环的CO2捕集,提出了一种利用LNG冷能的CO2近零排放动力系统设计方案。研究结果表明:空分装置利用LNG冷能生产高压氧气、液氮和液氩等产品,生产能耗比传统空分装置降低57.6%,CO2近零排放动力循环的火用效率可从52%提高至55.9%。同时,建立了CO2近零排放动力系统利用LNG冷能的节能减排效益的数学模型,并对动力系统参数进行了分析。以一个进口量为3.0×106t.a-1的接收站为例,CO2近零排放动力系统利用接收站的LNG冷能每年可节省用电2.78×108kW.h,减少排放CO2约3.87×105t.a-1,经济效益可达到2.19亿元.a-1。 展开更多
关键词 液化天然气 冷能利用 动力系统 节能 CO2减排
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微通道内复合纳米流体流动换热特性实验研究 被引量:4
19
作者 夏国栋 王少锋 +1 位作者 马丹丹 吕远征 《北京工业大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2019年第11期1063-1069,共7页
为了将复合纳米流体应用于微道通,以水为基液,以聚乙烯吡咯烷酮为表面活性剂,采用两步法制备了体积分数为0. 1%~0. 4%且稳定性好的Al2O3-TiO2复合纳米流体,用热物性分析仪(Hot-Disk 2500S)测试了其导热系数.将其应用于直线型和折线型微... 为了将复合纳米流体应用于微道通,以水为基液,以聚乙烯吡咯烷酮为表面活性剂,采用两步法制备了体积分数为0. 1%~0. 4%且稳定性好的Al2O3-TiO2复合纳米流体,用热物性分析仪(Hot-Disk 2500S)测试了其导热系数.将其应用于直线型和折线型微通道散热器,实验研究了体积浓度、入口温度、Re以及微通道结构对微散热器流动换热性能的影响.结果表明:较于直通道,复合纳米流体在折线通道内的强化换热效果更为显著;提高入口温度、Re和纳米颗粒的体积分数都能增加复合纳米流体的换热能力.当入口温度为30℃、体积流量为30 m L/min时,相较于去离子水,体积分数为0. 4%的复合纳米流体在折线形微通道内的对流换热系数提高30. 9%,综合性能提高了18. 7%,压降提高了6. 86%. 展开更多
关键词 复合纳米流体 微通道 换热特性 流动特性
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双层热源双层通道内流体流动与传热特性 被引量:3
20
作者 夏国栋 王卓 马丹丹 《北京工业大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2018年第3期455-462,共8页
为了应对集成电路中日益严峻的热问题,数值模拟了双层热源双层微通道结构内流体的流动及传热特性,将其与单层热源单层微通道进行对比分析,发现上下通道层之间的相互影响使得上层通道加热面温度降低2℃左右,下层通道热阻减小10%左右.而... 为了应对集成电路中日益严峻的热问题,数值模拟了双层热源双层微通道结构内流体的流动及传热特性,将其与单层热源单层微通道进行对比分析,发现上下通道层之间的相互影响使得上层通道加热面温度降低2℃左右,下层通道热阻减小10%左右.而后以减小对流热阻的角度出发,对整体结构的传热性能进行优化,在原有矩形通道基础上布置圆形针肋以及扇形凹穴,发现此种新型通道使得下层加热面温度降低11℃左右,热阻减小,系统性能提高. 展开更多
关键词 微通道 双层 强化传热
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