05微矩形针肋式槽道内相变微胶囊悬浮液换热特性研究.ppt

第二十届全国暖通空调制冷学术年会 刘 东（博士/副教授） 西南科技大学土木工程与建筑学院 热质传递及节能技术创新团队 * 第二十届全国暖通空调制冷学术年会 微矩形针肋式槽道内相变微胶囊悬浮液换热特性研究 内容提要 研究背景 实验装置和方法 数据处理与误差 结果与讨论 结论 研究背景 */87 能源问题 建筑能耗占社会总能耗25%-40% 研究背景 建筑能耗----空调能耗---空调系统输送能耗 水作为输送介质 大温差冷却技术 降阻、浪费材料 相变微胶囊悬浮液 利用物质在相态转变过程中以潜热的形式吸收或释放大量的热量的特性，通过微胶囊制备技术将相变材料封装在致密且具有一定弹性的聚合物外壳内, 制成微小相变颗粒, 并与液体工质混合而成。 相变微胶囊悬浮液理论上可行，换热效果如何？ （表冷器等都为微小结构） */87 实验装置和方法 本实验采用的相变微胶囊颗粒其外观为白色粉末，含68%石蜡和32%密胺树脂，平均粒径约为8μm。相变焓值100J/g，相变温度为50 ℃. 密度 （kg/m3） 导热系数（W/m.k） 黏度 （10-3）Pa.s 潜热 J/g 水（40℃） 992.2 0.634 0.656 —— 石蜡 912 0.21 —— 189 密胺 1500 0.2 —— 相变微胶囊颗粒 1100 0.162 —— 100 10%浓度 1002 0.578 0.856 —— 15%浓度 1008 0.551 1.015 —— */87 实验装置和方法 1 低温恒温槽 2机械隔膜泵 3脉动阻尼器 4 主循环回路流量调节阀 5 转子流量计 6实验段 7 电子天平秤 8 旁通回路流量调节阀 9高精度功率计 10变压器 11 数据采集仪 12 电脑 散热段进口为 40 ℃ */87 实验装置和方法 槽道总长度/m 槽道总宽度/m 单槽道宽度/m 单肋片宽度/m 肋片高度/m 导热系数k /W·m–1·K–1 0.2 0.016 0.001 0.002 0.004 407 数据处理 */87 参数 不确定度 参数 不确定度 Q(加热功率) 2.4% f（流量） 6% Di（直径） 2% Re 8.1% ΔTm（平均温差） 5.8% hm 6.9% ub（黏度） 5% Num 8.2% kb（导热系数） 5% / / 结果与讨论 表面温度沿着流动方向变化规律 Re=500 */87 Re=700 趋势相同，Re越大，壁面温度越低 最高温度降低10.8% 结果与讨论 量纲I壁面温度变化规律 */87 Re=800 Re=900 趋势相同，Re越大，量纲I壁面温度也越低 最大无量纲温度降低46.2% 结果与讨论 Nu数沿槽道方向变化规律 */87 Re=600 Re=800 前部Nu数和常规换热一致，悬浮液换热效果好，后部由于流体相变作用，Nu数迅速增加 结果与讨论 平均Nu数随Re数的变化关系 */87 随着Re增加，平均努谢尔数Num呈现增加趋势。随着浓度的增加，悬浮液的导热热阻增大，层流情况下抑制强化换热，存在最佳的浓度。 最大强化换热27.6% 总结及展望 相变微胶囊悬浮液依托相变作用应用到空调系统中，具有较大的载冷能力； 当加热功率一定时，不同质量分数相变微胶囊悬浮液壁面温度均随Re增加而降低；在相同Re下，随着相变微胶囊悬浮液质量分数的增加壁面温度逐渐降低，均小于蒸馏水； 不同质量分数相变微胶囊悬浮液平均努谢尔数Num数均随Re的增加而增大；随着相变微胶囊悬浮液质量分数的增加而增加； 相变微胶囊悬浮液作为新兴工质，流动换热特性有待进一步研究。 致谢 西南科技大学 热质传递及节能技术创新团队 国家自然科学基金 绵阳市应用技术项目（14G-09-3） Thanks! TelEmail：dtld123@126.com */87 * * 第二十届全国暖通空调制冷学术年会 * *