纳米流体沸腾传热研究进展

综述近年来纳米流体在池沸腾和流动沸腾传热领域的实验研究和数值模拟研究.实验包括纳米流体沸腾传热的临界热流密度、沸腾换热系数以及换热机理方面的研究,并简要分析纳米流体强化或弱化沸腾传热的主要原因.数值模拟主要介绍格子玻尔兹曼方法(Lattice Boltzmann Method,LBM)在纳米流体沸腾传热领域的最新研究进展,包括基于不同的LBM模型模拟气泡产生、成长到脱离壁面的过程,对气泡的脱离直径和频率进行分析.最后展望纳米流体沸腾传热的发展方向.     

新型冷却介质在船用柴油机上的应用

采用高载热密度、高传热性能的冷却介质是解决船用柴油机大功率化、紧凑化的有效途径.综述了纳米流体冷却介质在柴油机上强化传热的研究进展.针对船用柴油机散热要求,提出了具有高载热密度的相变流体冷却 技术.研制了石蜡乳状液相变流体并分析了其在船用柴油机上应用的相关性能.为了强化相变流体的传热性能,结合纳米流体技术,制备了纳米粒子/石蜡乳状液复合相变流体,并阐述了该流体在船用柴油机上的应用特点.最后探讨了新型冷却介质在柴油机上应用需要解决的关键问题.     

多孔泡沫金属强化相变传热研究进展

综述了近些年来多孔泡沫金属强化相变传热与应用的研究进展,主要分为实验研究和数值模拟研究两个方面.泡沫金属强化相变传热的实验研究进展主要包含池沸腾传热、管内流动沸腾传热、作为吸液芯以及与纳米流体结合强化传热这几个方面,主要分析泡沫金属的孔隙率、孔密度以及厚度等因素对强化传热的影响;数值模拟研究方面主要从泡沫金属的结构表征和数值模拟研究方法进行介绍;最后展望了泡沫金属强化相变传热的研究方向.     

纳米流体对径向滑动轴承冷却性能强化数值研究

径向滑动式中间轴承是船舶推进轴系主要支撑部件,其润滑性能将直接影响到整个推进系统的可靠性和传动效率,而润滑性能主要受滑油温度的影响。因此,开展中间轴承冷却性能强化研究对保障船舶推进轴系正常工作具有非常重要的意义。本文建立了中间轴承流固耦合传热数值模型,获得了最高转速工况下中间轴承主要部件及油池内滑油的温度场分布。通过与实验数据对比,验证了所建数值模型的精确性。在此基础上,基于Cu-润滑油纳米流体物性参数模型,分析了不同体积分数Cu-润滑油纳米流体对中间轴承冷却性能的影响。研究结果表明,随着纳米颗粒体积分数的增加,油池内壁面及冷却盘管外表面平均对流换热系数均显著增大,有效地增强了滑油的换热能力,中间轴承冷却性能得到了强化。     

现代潜艇空调冷水机组冷凝器性能研究与分析

根据潜用空调冷水机组用强化冷凝管的特殊要求,对强化冷凝传热管进行了讨论选择,并对其传热性能进行了实验研究,最后对潜用空调冷水机组冷凝器的传热性能进行了实验研究与分析。     

水基纳米流体主机冷却系统及其余热利用

为探讨纳米流体优越传热性能在船舶主机冷却系统中的应用,文中通过对水基纳米流体高效传热机理的分析,提出了将其应用于船舶主机缸套冷却系统的方案,并由此提出主机缸套冷却液余热利用的新方法,随后以图示方案为例对其原理和可行性做了分析说明,认为该方案在理论上具有可行性,实践上仍需得到实船的验证。最后希望水基纳米流体冷却系统能像废气涡轮和废气锅炉一样在实船上得到应用。     

舰船纳米流体冷却液在间冷器中的应用

为探究舰船纳米流体冷却液在燃气轮机间冷器中的流动换热情况,制备SiO2-乙二醇/水(50/50)船用间冷系统纳米流体冷却液,研究纳米流体中颗粒的粒径分布、温度和颗粒质量分数对导热系数的影响.在此基础上,以WR-21船用燃气轮机的间冷器系统为例,建立流动传热耦合计算模型,采用Fluent软件对流道内部的流场进行数值模拟.分析不同工况下纳米流体对间冷器平均对流换热系数、温度分布和沿程阻力的影响.结果 表明,温度升高,纳米流体的导热系数增大,当质量分数为15％、温度为80℃时,纳米流体的导热系数相对基液提高15.5％;提高纳米流体的质量分数,液侧平均对流换热系数随之增大,气侧温度分布更加均匀;在全工况下,液侧平均对流换热系数最大提高57.9％.纳米流体冷却液对改善高压压气机进口气流温度分布的均匀性具有重要意义.同时,需综合考虑纳米流体沿程阻力增加对间冷器性能的影响.     

以泡沫金属为吸液芯的纳米流体热管传热性能试验研究

从热管的吸液芯对传热性能的影响出发,分别对以铜材泡沫金属和丝网为吸液芯的热管进行了传热性能试验研究,两种热管的工质都为质量浓度为1％的Al2 O3纳米流体。试验结果显示泡沫金属吸液芯热管在等温性、换热系数和传热极限等方面都要比丝网吸液芯热管更好,泡沫金属吸液芯热管的传热性能要优于丝网吸液芯热管。     

纳米流体强化气液传质的研究进展

气液传质广泛存在于气体分离等化工过程中,强化气液传质有助于实现高效率低能耗的生产。向气液两相体系中加入第三分散相固体颗粒可以显著强化气液传质过程。纳米流体是指,将纳米级金属或非金属氧化物粒子以一定方式和比例添加至液体工质中而形成的稳定的固、液悬浮液。加入的纳米颗粒具有良好的换热性能,不仅可以增强基液内的热量传递过程,而且因为颗粒的微扰动也可以显著强化传质过程。本文主要对纳米流体在强化气液传质的实验、理论研究成果进行了总结归纳,并对目前的纳米流体在气液传质领域中的应用不足之处提出展望。     

浮力对不同截面形状通道中超临界LNG传热特性的影响

在液化天然气动力船舶中,超临界液化天然气在使用前需要进行气化。超临界LNG的气化是一个拟相变过程。本研究对超临界LNG在拟相变过程中的局部流动和传热性能进行数值研究,主要目的是揭示在不同截面形状通道内浮力对局部流动和传热性能的影响。研究发现,浮力因子的大小受截面形状影响不大。另一方面,浮力对传热性能的影响集中在类液区和拟临界区。二次流是由于浮力和密度差异的影响而产生的。流体的分布及二次流受到通道形状及浮力的影响从而影响传热性能。通常,二次流的存在提高了通道壁面和相邻流体间的传热性能。然而,由于浮力的原因,低密度、高温流体聚集在通道顶部,导致局部传热性能恶化。因为通道截面形状的不同,导致湍动能及定压比热的分布不相同,从而造成传热性能存在差异。