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关键词： 纳米流体   核态沸腾传热   临界热流密度   池沸腾实验  

摘要： 随着科学技术的快速革新和工业的迅速发展，环境污染和能源短缺已经成为世界各国所要面临的重大难题。强化工质换热不仅可以提高传热效率，还能大幅度减少设备的初期投资，对节能减排有重大意义，核态沸腾被公认为是沸腾传热中最佳的换热模式，但核态沸腾换热的应用被工质临界热流密度（CHF）所限制，以至于传统的纯液体换热工质如水、矿物油、乙二醇等已很难满足在一定特殊条件下传热和冷却的要求，尤其在高新技术的应用中。探索传热性能好、导热系数高、临界热流密度高的新型换热工质，进一步提高沸腾换热过程中临界热流密度（CHF）对工业领域应用有重大意义，已成为了当下传热传质研究的重点。近年来研究表明，纳米流体相对于其基液能显著提高临界热流密度，因此用纳米流体解决特殊条件下的传热和冷却要求的高临界热流密度问题具有一定的可行性，探索和揭示纳米流体传热机理和沸腾特性显得非常重要，而纳米颗粒的添加导致的基液沸腾特性的改变使得当纯基液沸腾特性的研究结论及理论应用于纳米流体沸腾过程预测中时存在一定偏差。\n 本文以核电站中IVR措施为研究背景，基于纳米流体沸腾实验数据，构建新的沸腾参数关联模型，以经典两相流双流体模型为基础（将纳米流体看做由气相和液相组成的双流体），结合热通量分区模型（RPI模型）、K-EPSILON模型（湍流模型）、SATO模型（考虑离散相对连续相的额外影响）进行数值模拟，模拟结果中对沸腾参数预测精准，模拟曲线与实验数据吻合较好，说明热流分区模型和 SATO模型应用于纳米流体沸腾预测具有可行性，也验证了从气泡脱离直径、汽化核心密度、气泡脱离频率等沸腾参数着手构建沸腾模型的正确性，并对预测纳米流体沸腾现象提供理论基础。\n 为验证新关联模型正确性和进一步探讨影响纳米流体沸腾特性变化影响因素，本次课题设计并搭建沸腾池，对体积分数为0.1%的水基SiO2纳米流体进行实验研究。本文中从纳米流体制备、实验台搭建、池沸腾实验、实验结果分析等方面对纳米流体沸腾换热特性进行探讨分析，研究结果与大量池沸腾研究结果定向一致。为了进一步探讨影响纳米流体沸腾特性变化影响因素，文中纳米流体颗粒粒径采用15nm、30nm、50nm、60nm、80nm、90nm六种颗粒粒径分别做沸腾实验，结果表明颗粒粒径变化对纳米流体沸腾特性影响明显，文中根据实验结果得出最佳粒径，对工程应用具有参考价值。

关键词： 池沸腾换热   核态沸腾   气泡动态   微结构表面   临界热流密度  

摘要： 沸腾换热机理复杂，影响因素众多，尤其换热表面特性对换热性能有重要影响，所以改变换热表面结构已成为当前沸腾换热研究的热点，本文主要通过实验方法研究微槽道结构表面及腐蚀微结构表面池沸腾换热特性。根据本研究实验目的设计了误差小，实验性能良好的可视化池沸腾换热系统，并以去离子水为工质，实验测试光滑表面、微槽道结构表面及腐蚀微结构表面的池沸腾换热特性；结合表面结构，深入分析不同结构表面换热特性，气泡动态变化，成核机理。本文的主要内容及研究成果总结如下：\n （1）结合实验现象分析气泡在槽道表面的成核机理，发现气泡在槽道底面产生，随后运动至槽道顶面，并在此生长变大，最后脱离表面，因为槽道结构表面浸没于沸腾工质中，大量蒸汽产生并不会使槽道干涸，相反，使得沸腾工质能够在槽道内快速流通，如此，供给液体到达表面成核位点，并且在汽液交界面处蒸发，这样就不会产生大幅度的局部过热区域。沸腾工质在槽道内的流动使得换热系数提高，换热性能大幅度提升，这一换热机理有助于推迟沸腾达到临界热流密度点的条件。\n （2）分析槽道结构表面沸腾换热特性，并与光滑表面进行比较，发现：在相同的壁面过热度条件下，基本上微槽道表面的q均高于光滑表面，并且在高换热面积比条件下，q提升更明显；槽道表面的最大CHF为216.48 W/cm2，是光滑表面（115.95W/cm2）的1.87倍；而最小临界热流密度为144.97W/cm2，是光滑表面（115.95W/cm2）的1.25倍；此外，在相同过热度条件下，q基本上会随着槽道宽度的增加而增加，但是CHF仅在较小槽道深度0.3mm时，随着槽道宽度的增加而减小。而对于适中槽道深度0.6mm及较大槽道深度1.0mm的表面， CHF值并不随着槽道宽度的变化而成明显规律性变化；而槽宽对热流密度的影响则是槽宽较小0.3mm、0.5mm时，热流密度值并不会受槽道深度的影响而呈规律性变化；当槽宽0.7mm时，热流密度随着槽道深度的增加而增加，而临界热流密度值随着槽道深度的增加而减小。热流密度受表面换热性能的影响，所以槽道尺寸对表面换热系数的影响有相似结论。\n （3）相同壁面过热度条件下，随着槽道宽度和槽道深度的增加，气泡脱离直径略有增加，但是变化并不明显，气泡脱离直径几乎不受槽道尺寸大小的影响，而是随着壁面过热度的增加，略有增大，所测数据中，槽道表面的最大脱离直径为1.74mm，最小为1.31mm，远小于光滑表面气泡脱离直径。\n （4）气泡脱离频率和成核点数随着壁面过热度的增加而增加；微结构表面的核态沸腾起泡点所需壁面过热度低于光滑表面；随着槽道宽度或者深度的增加，气泡成核点密度均减小；当槽道宽度为0.7mm或槽道深度为1.0mm维持不变时，气泡脱离频率随槽深或者槽宽增大而减小。\n （5）腐蚀微结构表面中，重度腐蚀表面S的CHF值最大，是光滑表面CHF值的1.51倍，其最大表面换热系数是光滑表面的3.67倍；而轻度腐蚀表面F临界热流密度依然比光滑表面的CHF高15.88%，最大表面换热系数是光滑表面的2.41倍；在相同的过热度条件下，腐蚀微结构表面的热流密度比光滑表面高很多，热流密度值提升明显。\n （6）对于腐蚀微结构表面，气泡成核点密度、脱离直径、脱离频率均随壁面过热度的增加而增大，同时随表面腐蚀程度的加深而增大；气泡成核点密度及气泡脱离频率变化更显著。

关键词： 矩形管道   两相流   逆载   加热方位   临界热流密度  

摘要： 高热流密度电子设备的高效冷却问题,推动了窄矩形通道流动沸腾研究的发展。目前已取得部分实验研究成果和实用的理论模型。矩形管道内的流动特性较为复杂,其中临界热流密度是沸腾传热恶化的一个重要参数。飞行器在机动飞行期间管道内的流体受到不同程度的过载作用,增加了扰动因素。在旋转平台上建立了窄矩形通道流动沸腾实验台,对常压下,不同入口参数、加热方位及逆载条件下的流动沸腾特性进行了实验研究。分析了常重力和逆载作用两种情况下,质量流速、壁面温度、管道压降及热流密度随时间的变化趋势;考察了入口过冷度、质量流速、管道尺寸、加热方位及逆载对窄矩形管道内流动沸腾临界热流密度的影响。结果表明:入口过冷度、质量流速越大,饱和沸腾时壁温越高,进出口压差越大;有逆载作用时,管道内的进出口压差增大,且波动更加明显;临界热流密度随着入口过冷度和质量流速的增大而增大;逆载越大,临界热流密度值越大;不同加热方位临界热流密度的变化从大到小依次呈0°、270°、90°、180°,加热方位呈0°和180°的临界热流密度受重力影响较大,加热方位呈90°和270°的临界热流密度受哥氏力的影响较大;管道截面高宽比越大,临界热流密度越大。对常重力和逆载作用下的实验数据进行拟合,得到实验状态临界热流密度无量纲关系式。该研究为飞行器电子设备冷却的开发与研究提供参考与借鉴。

关键词： 润湿性   微通道   沸腾换热   临界热流密度   微/纳米复合结构  

摘要： 随着科学技术的推进,无论是对高耗能行业的节能需求,还是对新兴高科技领域内高热流电子器件的散热需求,都对强化换热技术提出了更高的要求。表面结构与表面润湿性对沸腾换热的影响一直是科技工作人员的主要研究对象,近年来电刷镀表面制备技术与非均匀润湿性理念的提出为提高沸腾换热系数与临界热流密度提供了重要途径。这在今后的工业应用中有着巨大的潜力,因此有必要对表面润湿性与表面结构强化传热机理进行研究。本文主要以实验方法为主,综合表面结构与润湿性两种强化技术,在大气压条件下,研究了表面结构、润湿性对微通道表面沸腾换热影响。主要研究工作内容与结论如下:(1)设计并搭建了电刷镀操作系统,结合电刷镀工艺和纳米Ag颗粒在紫铜表面上制备了亲水性的微米结构(表面接触角为13.4°)与超亲水性的微/纳米复合表面(表面接触角为6.1°)。类似的,采用高温氧化方法在紫铜表面制备了超亲水性的纳米结构表面(表面接触角8.6°),并采用表面改性技术对亲水性表面进行修饰,疏水性、超疏水性表面,表面接触角分别为133.0°,156.2°,148.6°;(2)采用扫描电镜观测到微米结构表面布满尺寸在10mm左右的Ni球,粗糙度为1.46μm,微/纳米复合结构表面上为纳米Ag颗粒附着在微米Ni球上,粗糙度为1.35μm,纳米表面上分布均匀的尺寸为100～150 nm的纳米Cu颗粒,粗糙度为1.15μm;(3)采用电刷镀与表面改性技术在紫铜上制备了亲水/超亲水、超亲水/超疏水的非均匀润湿性表面,通过液体在非均匀润湿性界面上的可视化研究发现非均匀润湿性界面两侧的接触角差异越大,液滴运动速度越快。在亲水/超亲水性表面上存在由于Rayleigh不稳定性导致了在液滴滑移的过程中有小液滴脱离并停留在了非均匀润湿性界面的亲水侧;(4)设计并搭建了池沸腾换热实验系统,采用Rohsenow经验式对实验系统进行了验证,证明了获得数据的合理性;(5)采用电火花切割工艺在紫铜表面制备微通道结构,并在微通道结构上制备超亲水性微/纳米复合结构与纳米结构换热表面,分别对两种超亲水换热表面进行池沸腾换热实验,超亲水微纳米复合结构与纳米结构换热表面的临界热烈密度分别较紫铜平表面增加110%与120%,换热系数较紫铜平表面增加了3倍与29倍,微/纳米复合表面沸腾起始点较紫铜平表面升高0.7℃,纳米结构表面较紫铜表面降低6.6℃;(6)采用低表面处理工艺对微通道表面的超亲水微/纳米复合结构与纳米结构换热表面进行表面修饰,使之润湿性降低,变为超疏水微/纳米复合结构与超疏水纳米结构换热表面。经过池沸腾换热实验,超疏水微/纳米复合结构的临界热烈密度较紫铜平表面增加60%,超疏水纳米结构换热表面的临界热烈密度较紫铜平表面降低了8%,换热系数较紫铜平表面增加了45%与115%,微/纳米复合表面的沸腾起始点低于3.5℃,纳米结构表面较紫铜表面降低2.0℃;(7)采用电火花切割工艺分别在超亲水性纳米结构表面(8.6°),光滑紫铜表面(88.6°)与疏水性纳米结构表面(148.6°)制备微通道结构,微通道结构内部为尺寸在8mm左右的烧灼空隙结构,表面接触角为113.2°。具有超亲水性顶部的微通道换热表面的临界最高,较紫铜平表面提高了61%,沸腾换热系数较平表面提高了232%。具有超疏水性顶部的微通道换热表面的临界热流密度较平表面增加35%,沸腾换热系数在本组表面中提升最大,较平表面提高了606%。

摘要： 信息技术的快速发展不断为教学带来活力,如何在学科教学中科学的使用新技术,实现有效教学、优质教学的目的?华安职业技术学校已使用多媒体LED一体化系统集成,为教师采用信息化教学提供了可能.经过近三年来利用多媒体LED一体化网络教学设备,实现有效教学、优质教学的过程中,我深刻认识到只有先做好'信息化教学设计'才能上好一堂课,才能达到事半功倍提高教学效率,完成教学任务.否则就会出现为在教学中体现信息化而信息化.课件设计不合理,过度的动画效果,说明文字过多,背景颜色混乱,过多的视频案例呈现等等现象,不仅实现不了有效教学、优质教学的效果,还会转移学习者的注意力,影响学生的学习效果.以下我就'信息化教学设计'整体布局、音乐的引用等教学经验、教学反思总结出来,供大家探讨,目地在于让自己不断提高信息技术的运用,真正实现有效教学优质教学的效果,更好的完成教学任务.

关键词： 两相CFD计算   偏离泡核沸腾   气泡脱离直径   壁面函数   子通道  

摘要： 泡核沸腾具有高的传热系数,能够有效地带走压水堆堆芯产生的热量。但是泡核沸腾的高传热系数会受到临界热流密度(CHF)现象的限制,在压水堆中,这一现象表现为偏离泡核沸腾(DNB)。此时,沸腾产生的气泡会在壁面聚集,导致传热恶化,壁面温度飞升,最终可能导致堆芯的熔毁。因此,DNB型CHF的预测是压水堆热工水力分析的重要内容。目前,常用的预测方法有经验关系式法或者查询表法。近几年来,随着两相计算流体力学(CMFD)的发展,利用该方法预测DNB型CHF也成为了一种行之有效的方法。在之前的工作中,已经使用商用CFD程序STAR-CCM+对DNB型CHF进行了初步的预测,但是结果并不是很理想。为了改善计算结果,本文针对其中的关键模型进行了研究。对预测结果准确性影响很大的两个模型是气泡脱离直径模型和壁面函数模型。本文首先列出了目前常用的几个气泡脱离直径模型,并利用Sugrue的实验数据来验证各个模型的准确性,最终在本模拟中选择了Klausner的力平衡模型。对壁面函数的改进,选择了目前常用的粗糙壁面模型,将气泡对流场的影响等效为壁面粗糙度。为了评估模型的适用性,本文随后模拟了DEBORA实验工况,比较了相关参数的计算值与实验值,结果表明,力平衡模型及粗糙壁面模型的使用能够大幅提升计算结果。之后,本文又模拟了简单圆管内水的DNB型CHF并与查询表值进行了对比,结果发现使用的模型能够很好地模拟过冷沸腾下的DNB型CHF,但是针对饱和沸腾下的DNB预测,模型仍有待改进。最后,本文简单模拟了PSBT子通道内的流动沸腾,为预测棒束内的DNB型CHF打下一定的基础。

关键词： 优课   教学效率   课程  

摘要： '优课'也叫优质课,换一种说法是优化的课堂教学,优课的教学艺术的包蕴量是十分丰富的,课堂的教学环节也很多,但优课的'导入'与'总结'是重要环节,

关键词： 教学改革   教学实践   政治经济学  

摘要： 政治经济学是马克思主义的重要组成部分,是高校经济学专业的学科基础课,也是我校思想政治教育专业的学科基础课。学好政治经济学对于奠定思想政治教育专业基础至关重要。由于该课程深奥、逻辑结构严谨、研究视角独特、理论与实践结合稍欠缺、解释现实的能力逐步下降等问题。长久以来,教师要讲好政治经济学课越来越困难,学生要学懂、学好政治经济学也越来越不容易。鉴于此,我们需要在教学方法、方式上进行创新,加强实践教学环节,强化理论与实践的结合,提升政治经济学对现实的解释能力。

关键词： CHF   下朝向面   加热面倾角   粗糙度  

摘要： 堆芯熔融物堆内滞留(In-Vessel Retention,IVR)策略是目前核电严重事故缓解的重要策略之一。其实现的关键是控制事故发生时压力容器下封头各部位的临界热流密度(Critical Heat Flux,CHF)大于当地实际热流密度。随着核电厂功率水平的提高,IVR策略的有效性受到反应堆压力容器外壁面CHF的限制。表面特性是临界热流密度的重要影响因素,研究表面特性对加热面向下的沸腾临界热流密度的影响对于探寻提高压力容器下表面临界热流密度的方法,进而为堆芯熔融物堆内滞留策略成功实施提供更大热流密度余裕的方法具有重要意义。本文以尺寸200 mm×50 mm×0.97 mm的316不锈钢板为加热表面,以去离子水为工质,通过流动沸腾实验研究了0°(下朝向)、10°、18°、26°、34°、42°、54°、62°、70°、78°、82°、90°(竖直)等加热面倾角下的沸腾临界热流密度及传热情况,分别通过池沸腾实验和流动沸腾实验研究了0.498μm、1.3μm、2.3μm、3.2μm、4.3μm、6.3μm、9.3μm等粗糙度条件下的沸腾临界热流密度。实验结果表明,流动沸腾实验中,0°到42°范围内,CHF随加热面倾角增大而增大,沸腾换热系数随加热面倾角增大而减小。而54°到90°范围内,除70°和90°时CHF异常高外,CHF则随加热面倾角增大呈现减小趋势,沸腾换热系数依然随加热面倾角增大而减小。粗糙度的实验中,流动沸腾与池沸腾实验CHF随粗糙度变化的趋势一致,流动沸腾实验CHF整体高于池沸腾。对于流动沸腾实验和池沸腾实验,粗糙度在2.3μm以前,随粗糙度增大,CHF增大,但粗糙度一旦大于3.2μm,增大粗糙度对CHF的无提升作用。增大加热面倾角,同一粗糙度对应的CHF增大,但CHF随粗糙度变化的趋势不变。