制冷与低温中的流动传热与储能

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1、制冷与低温中的流动传热与储能制冷与低温中的流动传热与储能pdf 文档可能在 WAP 端浏览体验不佳。建议您优先选择 TXT，或下载源文件到本机查看。制冷与低温中的 流动传热与储能张 鹏上海交通大学机械与动力工程学院2010 年 9 月研究方向传热与储能：1. 制冷与低温工程中的流动与传热 2. 水合物浆体与相变蓄能 3. 水合物应用于 CO2 减排与 CO2 资源化内容1. 超流氦传热 2. 液氮传热 3. 水合物浆体蓄冷系统 4. 相变蓄能Outlines1.第一声波，第二声波，量子涡旋; 2.噪声沸腾和无噪声沸腾; 3.沸腾过程中的压力和温度振荡; 4.不同沸腾状态的分界图.氦的相图10

2、10 Pressure (Pa) 107Solid He I3 10Specific heat (J/Kg-K)Critical point462.5 10 2 10 1.5 10 1 1045 44101000 100 10 1 0He II point44 pointVapor5000 01234560123456Temperature (K)Temperature (K)二流体模型超流体: 零粘性, 常流体: N-S 流体; 零熵; = s + nv = s vs + n vnU ?E + =B ?t ?x? ? ? ? s ? , U= ? s? ? ? ? v? ? n vn + s

3、 v s ? ? ? svn ? ?, E= ? v s2 / 2 + ? ? 2 2? ? p + n vn + s v s ? 0 ? ? ? ? 2 2 ? A n s vns (vns ? vc ) / T ? B= ? A n vns (vns ? vc ) 2 ? ? ? 0 ? ?热波传热的数学描述Q ?E ?F ?G + + + =B ?t ?x ?y ?z? ? s ? ? ? ? us ? ? ? ? vs ? Q = ? ws ? ? ? ? u ? ? v ? ? ? ? w? ?L? ? ? n wn + s ws ? ? n vn + s v s ? ? nun +

4、 s u s ? ? ? ? ? ? ? ? swn svn sun ? ? ? ? ? ? ? ? 0 ? ? 0 ? ?1 2 2 2 ? ? ? ? ? (u s + vs + ws ) + ? 0 ? ? ? 1 (u 2 + v 2 + w2 ) + ? ? ?2 s s s ? ?1 2 ?2 ? 0 ? ? 2 2 ? (u s + vs + ws ) + ? ? ?F =? ? 0 0 E= ? ? ? G = ?2 ? ? 2 ? nun wn + s u s ws ? ? n u n vn + s u s v s ? ? p + nun + s u s2 ? ? ? ? ?

5、 ? ? 2 n vn wn + s vs ws ? p + n vn + s vs2 ? ? ? ? n u n vn + s u s v s ? ? v w + v w ? ? p + w2 + w2 ? ? u w + u w ? s s s n n s s s s s ? n n n ? ? ? ? ? n n n vL L uL L wL L ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?热波传热的数学描述0 ? ? ? ? 1 h BL 2 2 2 ? ? L n s (uns + vns + wns ) 3 m T ? ? ? ? 1 h ? ? BL L

6、 nuns 3 m ? ? ? ? 1 h ? ? BL L n vns 3 m ? ? ? ? 1 h ? B=? BL L n wns 3 m ? ? ? ? 0 ? ? ? ? 0 ? ? 0 ? ? ? BL n ? h 2 2 2 2 2 2 1 ( uns + vns + wns ) L3 / 2 ? 2 L2 + ( uns + vns + wns ) 5 / 2 ? ? m ? 2 ? ? ? ? ? ? ?热激波的形成t=1.195ms t=2.868ms传热面的温度振荡和 He II 中压力振荡的耦合TP200(a)2 104180 160 T (K) 140 120 10

7、0 0 0.2 0.4 t (s) 0.6 0.8 11.5 10 1 1044P (Pa)5000 0 -5000温度振荡和压力振荡的 FFT 分析结果Powder density spectrum 5 4 3 2 1 0 0 20 40 60 Frequency (Hz) 80 100(b)TPowder density spectrum10 8 6 4 2 0 0 20 40 60 Frequency (Hz) 80 100(c) P传热面的换热系数随浸入深度的变化He II 浴温度较低的情况0.05 0.04 h (W/cm2 K) 0.03 0.02 0.01 0 0 10 20 3

8、0 Immersion depth (cm) 40 50Silent film boiling Transition boiling Noisy film boiling1.7K 1.8K 1.9K压力振荡随浸入深度的变化(a) x 10 2 Pressure (Pa) 1 0 0 0.2 0.4 0.6 Time (s) 0.8 1 0 20 10 Immersion depth (cm) 40 30 504压力振荡的 FFT 分析(b) Power density spectrum3 2 1 0 0 30 60 Fequency (Hz) 90 120 150 0 10 40 30 20

9、Immersion depth (cm) 50换热系数和压力振荡频率的耦合0.04 Heat transfer coefficient (W/cm K)Heat transfer coefficient Frequency100Silent film boiling Transition boiling Noisy film boiling0.035 0.03 0.025 0.02 0.015 0.01 0.005 0 0280 Frequency (Hz) 60 40Undeveloped film boiling20 0T =2.0 K, q=3.3 W/cm2b1020 30 Immer

10、sion dpeth (cm)4050不同沸腾状态的分界图液氮传热研究Schematic of the cryosurgery and advantagesThermocouple Exhaust pipe LN2Out jacketFeed pipeVacuum insulationTumorProbe tipIce ballNormal tissueA novel cryoprobeSimplified cryosurgical systemSeparator Valve1 Pressure Guage Valve2EMV1EMV2 Liquid Nitrogen Dewar1 + RTF

11、 Tumor Computer Probe T- signal PLC Dewar2How about the cooling performanceIn the 18oC brine with different driven pressure4030 Temperature ( oC )4012mm from the probe, presentIn 18 C Brine; P=0.3Mpa 1Temperature ( C )o06mm from the probe, present-40 -80 -120 -160 0 2LL=25mm Vacuum Insulation 3 Sect

12、ion Curative Section-40 -80 -120 -160 -200 0 2 4 6 8 10 Time ( min )Subcooled LN2, 3mm 7 Saturated LN2, 2.5mm, present2L2146810Time (min)oEnhanced Heat-Transfer Cryoprobe40 0 Temperature ( C ) -40MeshPiont3 Piont2 Piont1o-80 -120 -160 0 60 120 180Point1 Point3 Point2240300Time ( sec )可视化研究D=0.531mm，

13、可视化照片微细通道的划分D=1.042mm，可视化照片D=1.931mm，可视化照片1.042mm 管道的传热特性0.531mm 管道的传热特性流型图，D=1.042mm流型图的理论和实验比较，D=1.042mm流型图的比较，D=0.531mm两相流动的体积份额通过可视化 图像处理获 得水合物浆体蓄冷Clathrate hydrate slurry vs. Ice slurry1. Temperature range Ice slurry, 0 oC Clathrate hydrate (TBAB as an example) 5 oC Well fitted for air-conditio

14、ning system 2. Efficiency Refrigeration efficiency for generating clathrate hydrate slurry is higher since the higher evaporation temperatureCold storage capacity0Enthalpy change kJ/kg-20 -40 -60 -80 -100 -120 4 5 6 7 8 9 10 11 1220 wt% TBAB solution water 15 wt% TBAC solutionIndicating that the siz

15、e of the thermal storage tank and pumping power could be reduced!13T/ CoPhase diagram of the clathrate hydrate slurryOur results12Comparison with other peoples14 121010Temperature / CoTemperature C8 6 4 2 0Type II Type I8 6 4 2 0oHayashi1 Hayashi2 Oyama1 Oyama2 Darbouret1 Darbouret2 M1 M2-2051015202

16、530354045-2Concetration / wt%05101520253035404550Concentration wt%Experimental Setup for Flow and Heat Transfer Measurement of CHSLocal magnified Data acquisition unit Pressure sensor Slurry pump ComputerT-type thermocouplesTemperature constant water bath Slurry generatorMotor AgitatorStable tankWater pumpSystem is reliable!V A WMica tape glass fiber woolTest section WattmeterVoltage