非共沸工质薄液膜相变传热特性与机理

批准号:
51876101
项目类别:
面上项目
资助金额:
57.0 万元
负责人:
杨震
依托单位:
学科分类:
E0603.传热传质学
结题年份:
2022
批准年份:
2018
项目状态:
已结题
项目参与者:
葛众、张凯、杨富方、狄嘉威、吴兴辉、石楚
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中文摘要
非共沸工质热物性设计灵活、工况适应性好,在制冷、能源动力等诸多工程领域中极具发展前景、成为新兴技术发展方向。非共沸工质相变传热对诸多热力系统均至关重要,而薄液膜传热是深入认识非共沸工质相变传热的前提和基础。本项目以非共沸工质薄液膜相变传热特性与机理为研究对象,首先研究非共沸工质相变薄液膜的稳定特性,获得薄液膜形态的控制方法;其次,对可控形态的薄液膜进行厚度、温度、浓度多参数精确测量;基于实验测量,结合数值模拟和理论分析研究薄液膜传热特性和机理;基于传热特性和机理,发展薄液膜强化转热的表面结构设计方法。在工质选择方面,选取对制冷和余热利用等重要领域所适用的非共沸工质代表:碳氢氟烯烃类混合物以及烷烃类混合物。通过本项目研究,可建立非共沸工质相变薄液膜稳定性的理论分析方法和相变薄液膜参数精确测量方法,认识非共沸工质薄液膜相变换热的精细机理,获得非共沸工质薄液膜相变换热的强化表面设计方法。
英文摘要
Non-azeotropic refrigerant has good design flexibility and good application adaptability. It has great potential in many engineering fields, such as refrigeration, energy and power, and has become the promising direction of new technologies. The non-azeotropic phase-change heat transfer is very important for many thermodynamic systems, and the thin film heat transfer is the prerequisite and basis for understanding the heat transfer of non-azeotropic phase-change heat transfer. This project takes the heat transfer characteristics and mechanism of non-azeotropic thin film as the research object, firstly studies the stability characteristics of non-azeotropic refrigerant phase-change thin film and thin film morphology control method; secondly, experimentally measures the thin film of controllable morphology thickness, temperature, concentration; performs numerical simulation and theoretical analysis of thin film heat transfer and heat transfer mechanism and characteristics; and develops the design method of thin film heat transfer surface structures for heat transfer enhancement. On the choice of working fluids, we choose the non-azeotropic refrigerants, such as hydrocarbon, fluoroalkene and mixture of alkanes, which are applied to other important areas, such as refrigeration and waste heat utilization. Through this project, we can have a deep understanding of the phase-change heat transfer mechanism of non-azeotropic refrigerant thin film and develop the design method for heat transfer enhancement surfaces.
非共沸工质的设计灵活、工况适应性好,在制冷、能源动力等诸多工程领域中极具发展前景、成为新兴技术发展方向。非共沸工质相变传热对诸多热力系统均至关重要,而薄液膜传热是深入认识非共沸工质相变传热的前提和基础。本项目以非共沸工质薄液膜相变传热特性与机理为研究对象,从液膜稳定性、参数测量、传热机理和强化传热四个方面开展了系统研究。发展了薄液膜稳定性理论,提出了薄液膜的稳定机制及形态控制方法;搭建了可视化的非共沸工质薄液膜相变换热实验系统,发展了薄液膜各处厚度、组分、温度的精确测量方法;运用CFD 数值方法精确计算液膜内部温度、速度、组分各参数分布以及液膜底部热流,并结合实验测量数据验证了数值模拟的可靠性,揭示了液膜整体传热的影响规律和作用机制;基于传热机理,研究了强化表面的微结构形态对薄液膜形态和传热的影响机制,分析了各参数对液膜传热的影响规律,建立了强化表面的多参数设计方法。项目研究结果可为非共沸工质在相变传热应用过程提供坚实的科学支撑。本项目组在国家自然科学基金的资助下,顺利完成了预定研究任务,发表相关论文15篇,其中SCI期刊论文12篇。培养出站博士后1人,毕业博士研究生3人。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
Evaporation of R32/R1234yf mixture nanodroplets on a smooth substrate: molecular dynamics simulation
R32/R1234yf 混合物纳米液滴在光滑基底上的蒸发:分子动力学模拟
DOI:10.1016/j.cplett.2019.136672
发表时间:2019
期刊:Chemical Physics Letters
影响因子:2.8
作者:Xinghui Wu;Zhen Yang;Yuanyuan Duan
通讯作者:Yuanyuan Duan
DOI:10.1016/j.applthermaleng.2022.119535
发表时间:2022-10
期刊:Applied Thermal Engineering
影响因子:6.4
作者:Jingwen Li;Zhen Yang;Yuanyuan Duan
通讯作者:Jingwen Li;Zhen Yang;Yuanyuan Duan
DOI:--
发表时间:2019
期刊:工程热物理学报
影响因子:--
作者:李婧文;吴兴辉;段远源;杨震
通讯作者:杨震
Molecular dynamics simulation on evaporation of a suspending difluoromethane nanodroplet
悬浮二氟甲烷纳米液滴蒸发的分子动力学模拟
DOI:10.1016/j.ijheatmasstransfer.2020.120024
发表时间:2020
期刊:INTERNATIONAL JOURNAL OF HEAT AND MASS TRANSFER
影响因子:5.2
作者:xinghui Wu;Zhen Yang;Yuanyuan Duan
通讯作者:Yuanyuan Duan
DOI:10.11949/0438-1157.20190964
发表时间:2020
期刊:化工学报
影响因子:--
作者:吴兴辉;杨震;陈颖;段远源
通讯作者:段远源
云链融合的物联网大数据安全审计模型与方法
- 批准号:62002197
- 项目类别:青年科学基金项目
- 资助金额:24.0万元
- 批准年份:2020
- 负责人:杨震
- 依托单位:
生物多孔介质孔隙尺度传热传质特性
- 批准号:51176090
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:60.0万元
- 批准年份:2011
- 负责人:杨震
- 依托单位:
短管内凝结传热形态与热力学非平衡性效应
- 批准号:50976054
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:44.0万元
- 批准年份:2009
- 负责人:杨震
- 依托单位:
国内基金
海外基金
