摘要：电伴热是极地工程装备的一种保温和防冻方式,自然对流是影响电伴热系统换热的关键因素。论文针对极地装备的圆管构件,基于传热学理论设计和建立极地气候环境模拟实验室,用于测量极地环境下的水平圆管自然对流换热,其温度范围为-51.7~0.7℃,加热功率范围为0.5~21.1 W。采用恒热流加热方式,分析加热功率和环境温度对自然对流换热系数的影响,并基于试验数据提出了瑞利数Ra在3790~111000范围时它与努塞尔数Nu的函数表达式。数值计算结果表明,水平圆管自然对流换热系数随着加热功率的升高和环境温度的降低而增大,与试验数据整体误差在±20%以内。

摘要：对方腔内液态金属钠层流自然对流换热过程进行了数值模拟,着重分析了不同热边界条件下瑞利数对方腔自然对流换热过程的影响,得到了腔体局部换热系数分布特点及规律。结果表明,当瑞利数较大时,如大于103,瑞利数对方腔内液态金属钠自然对流换热过程的影响非常显著。随着瑞利数逐渐减小,无论是腔体侧边换热系数,还是腔体底边换热系数,均与纯导热情况下计算结果间的偏差逐渐减小,表明腔内换热机理逐渐以导热过程为主。

摘要：本文基于修正Brinkman-Forchheimer-extended-Darcy模型,运用格子Boltzmann方法(lattice Boltzmann method, LBM)模拟了底部局部加热多孔介质方腔的自然对流换热,详细分析了Darcy数(Da)、Rayleigh数(Ra)、孔隙度对多孔介质对流换热特性的影响,提出了平均Nusselt数随着Da、Ra及ε变化的拟合关系式,结果表明:1)当Da>10^(-5)时,Da对对流换热性质的影响十分显著,对流换热强度随着Da的增大而明显增大;2)当Ra<10~5时,Ra对对流换热的影响不明显;当Ra≥10~5时,Ra显著影响对流换热的特性,对流换热强度随着Ra的增大而明显增大;3)孔隙度对对流换热性质的影响较小,对流换热强度随着孔隙度的增大而缓慢增大。4)高温热源尺寸对对流换热性质的影响较大,随着热源尺寸的增大,对流换热强度反而减小,且存在临界热源尺寸使得热源的输出热量最大。本研究工作有助于为换热器的优化设计提供理论指导和数据支持。

摘要：对自然对流换热设备进行了优化改造,保留了不影响实验过程的本体部分,优化设计了独立的电加热测量系统和温度测量数显系统,解决了现有实验耗时长、数据采集量小、实验工况不稳定、设备故障等问题。优化改造后的设备提供了更加成熟且灵活的实验条件,使教学方式从传统的验证性实验改革为设计性实验,并在日常的教学实践中体现出诸多优势,具有一定推广价值。

摘要：为了扩大叠片式空气冷却器在石油化工行业的应用,探究不同管径、管间距以及风筒高度对叠片式空气冷却器自然对流换热特性的影响,对2个典型结构的叠片式空气冷却器试件进行了自然对流换热实验,对其中一个试件进行了改变换热温差和风筒高度的实验。实验得到了试件的总传热系数和管外空气自然对流换热系数数据,以及管径、管间距、换热温差和风筒高度对管外空气自然对流换热的影响数据。研究结果表明:管径、管间距更小的叠片式换热器的换热特性更好;管外空气自然对流换热系数随着换热温差和风筒高度的增加而增加;综合考虑风筒高度、管间距、管径、试件高度、翅片间隙、换热温差、物性的影响,拟合得到了叠片式空冷器管外空气自然对流换热的计算关联式,可用于叠片式空冷器的自然对流换热设计,也可为其它翅片管空冷器的自然对流换热计算提供参考。

摘要：【目的】明晰地下储气库的热力学过程是压缩空气储能(compressed air energy storage,CAES)电站安全设计与运行调度的重要基础。【方法】现有地下储气库热力学模型在计算热量交换时,存在高压储气阶段热损失偏大和低压储气库阶段补热过多的不足。本文在全面分析地下储气库热力学模型理论基础合理性的前提下,先分析储气库热量计算偏差的形成根源;再提出改进模型。【结果】研究结果表明:现有的热力学计算解析模型忽略了CAES地下储气库在运行过程中温度分布的不均匀性,这种温度分布的不均匀导致储气室洞壁与压缩空气之间的对流换热模型失真,导致温度计算结果偏差大。考虑混合对流换热的改进模型二可以较好地解决储气阶段温度计算结果与真实结果之间偏差过大的问题。算例分析证明了改进模型二的合理性。【结论】本文的改进模型二可为CAES地下储气库容积优化设计与效率分析提供计算依据。

摘要：设计了一种基于自然对流换热末端的热泵的循环系统并搭建了该系统的实验装置,利用环境间对该系统的启动过程特性、制热性能、丝管式末端表面温度分布以及室内垂直温度梯度进行了测试。结果表明,该热泵系统启动迅速,丝管式末端的表面温度分布较为均匀,室内空气垂直温差仅为2.1℃,且随着室外温度的升高,该系统的制热量、功耗以及COP均逐渐升高,在室外温度为-20℃~5℃的范围内,其COP最高可达4.34。

摘要：C形换热器的结构具有特殊性,有必要对其处于大空间中的自然对流换热机理进行研究。以单C形传热管作为研究对象,用CFD分析技术,对管外流体的流动和热边界层进行分析,得到与直管自然对流换热之间的差异。对C形传热管在大空间中自然对流换热稳态时的总体换热进行研究,引入变量L/H,与Ra数相结合,得到两者与Nu之间的关系式,通过数据拟合得到一定范围内C形传热管自然对流Nu的计算关系式。

摘要：为了更好地研究受热横圆管在大空间中的自然对流换热现象,设计开发了横圆管表面空气自然对流换热测试系统。该测试系统采用上下位机模式,可实现横圆管的自然对流换热系数的测定和准则关联式的验证。实际应用结果表明,该测试系统具有功能完善、测量精度高、重复性好等优点,很好地满足了自然对流换热测试的要求。

摘要：通过实验对环形封闭空间自然对流换热问题进行了研究．由实验结果的分析指出：在本实验范围内，当Ｒ＊ａ相同时，直径比Ｋ越大，Ｎｕ越小；而角度对Ｎｕ数则几乎没有影响．同时拟合出各角度下统一近似准则方程式．首次提出环形夹层自然对流换热量最小的最佳间距，可作为工程设计的理论依据．