电场对微细通道内R141b制冷剂流动沸腾压降的影响

在农业工程领域,微细通道散热技术在农产品培育系统、农业机械、农产品干燥系统中有着广泛的应用。通过施加电场可强化微细通道换热系统的传热效率,为探究电场对微细通道内制冷剂流动沸腾阻力的影响,该文采用了2种电极布置方式(针状和线状),以制冷剂R141b为试验工质,在系统压力为140k Pa,工质入口温度32.5℃、质量流率277.35~531.75 kg/(m^2·s)、热流密度7.50~21.49 kW/m^2、电压0~850 V工况下,在截面尺寸为2 mm×2 mm的矩形微细通道内进行流动沸腾试验,探究直流电场对微细通道内R141b流动沸腾压降特性影响。研究结果表明:在本文试验工况下,电场会增大微细通道内的摩擦压降,针状与线状电极电场作用下的微细通道内摩擦压降分量在总压降中所占比例均比无电极作用下的更大;电场作用下单位长度两相摩擦压降随电压、热流密度的增大而增大,针状电极与线状电极电场作用下平均单位长度两相摩擦压降分别比无电极作用下增加0.7%~15.4%和1.3%~18.7%;电压为0~250 V时,针状电极对压降的影响效果大于线状电极,电压大于400 V后,线状电极对压降的影响效果更为显著。通过COMSOL软件对6 mm长微细通道内2种电场的分布进行了模拟,模拟结果表明相同电压作用下,针状电极产生的电场强度最大值超过线性电极,但线状电极的电场有效作用范围超过针状电极。该文研究结果可为通过施加电场提高微细通道换热器的性能实现微细通道高效节能提供新思路。     

微通道内纳米制冷剂流动沸腾传热预测模型

以R141b制冷剂为基液,Al_2O_3为纳米颗粒,采用两步法制备了质量分数分别为0.2%、0.5%和0.8%的Al_2O_3-R141b纳米制冷剂,并进行了纳米制冷剂及R141b纯制冷剂在水力直径为1.33 mm的矩形微通道内流动沸腾传热实验。实验工况范围:饱和压力为176 k Pa,入口过冷度为6~12℃,体积流量为20~50 L/h,热流密度为11.1~26.6 k W/m~2。实验结果与7个纯工质传热模型、2个纳米制冷剂传热模型进行比较评价。结果发现,在本实验研究范围内,纯工质传热模型不适用于纳米制冷剂传热系数的预测;Peng-Ding纳米制冷剂传热模型与KimMudawar纯工质传热模型组合对纳米制冷剂传热系数的预测值最接近实验值,平均绝对误差为17.22%,且能较好地反映纳米颗粒对流动沸腾传热影响的规律;结合实验数据对Peng-Ding模型的纳米影响因子(纳米制冷剂与纯制冷剂的传热系数之比)关联式进行修正,新关联式具有较好的预测效果,平均绝对误差为15.2%,且与Bertsch模型的组合能较好地预测微通道内纳米制冷剂传热系数,平均绝对误差降为16.4%。     

微灌长流道灌水器结构特性的研究综述

针对微灌长流道灌水器的发展过程，分别从理论分析、试验研究、数值模拟三个角度总结了国内外诸多学者对长流道灌水器结构特性的研究状况，在此基础上提出基于平台技术的灌水器快速开发路线并分形其可行性，从此路线中引出基于特征参数提取的试验方案，并结合当前微小流道的研究思路对迷宫型长流道灌水器的研究方向提出了若干建议，有助于今后快速研发出性能优良的迷宫型长流道灌水器。     

制冷系统不同表面能微通道的流动沸腾传热特性试验

为了研究微通道壁面特性对流动沸腾传热的影响,该文以具有不同表面能的微通道为研究对象,制冷剂R141b为试验工质,在不同热流密度、质量流率下对微通道内的沸腾传热特性进行了试验探究。结果表明:在该试验工况下,质量流率的增加有利于沸腾传热,但微通道内过冷段长度也相应增加;在微通道饱和沸腾区传热系数较稳定,但沿工质流动方向有缓慢降低的趋势;相比于表面能为23.93 m N/m的3#的微通道,表面能为60.03和49.54 m N/m的1#和2#微通道沸腾传热系数分别提高18.42%和9.28%;根据试验值与关联式预测值的对比情况,对Lazarek关联式进行修正,拟合得到能很好预测该试验各工况下的传热关联式,平均绝对误差为9.76%。该研究为微通道换热器的设计提供了参考。     

换热器铝基微细通道微纳结构表面制备及其传热特性

在农业工程中，微细通道传热技术在储粮仓温度控制、农产品干燥系统和太阳能热水系统有着广泛的应用。该文使用CuCl2溶液刻蚀铝基微细通道表面并采用超声波清洗的方式得到微纳结构表面，呈现出超亲水性；在微纳结构表面的基础上用氟硅烷溶液修饰后得到超疏水表面，只经过砂纸打磨处理的为普通光滑表面。使用3种不同表面的微细通道进行流动沸腾试验，试验工质为R141b，操作压力为142 kPa，在不同质量流率、热流密度下研究不同润湿性表面对传热特性的影响。试验结果表明，在低热流密度下，超疏水表面有着最佳的传热特性，相对于普通光滑表面传热系数最大提高31.6%；当热流密度升高到一定值后，超亲水表面的传热系数最大，相对于普通光滑表面传热系数最大提高20.6%。继续提高加热功率，超疏水表面的传热系数开始下降，甚至低于普通光滑表面。该文通过改变微通道的表面特性，研究微纳结构表面对微通道流动沸腾传热特性的影响，为制造出更高换热特性的微细通道换热器提供了新的思路，从而实现节能与高效传热。     

换热器微细通道纳米流体沸腾混沌特征与强化传热的关系

为探究微细通道内纳米流体流动沸腾系统的传热性能、非线性特性及其相互关系,分别以质量分数为0.05%、0.10%、0.15%、0.20%和0.30%的Al2O3/R141b纳米流体和R141b纯制冷剂为试验工质,在2 mm×2 mm的矩形微细通道内进行流动沸腾试验,计算得到了不同浓度纳米流体的沸腾传热系数,建立了试验段进出口压差时间序列,运用Hurst指数分析、关联维数、最大Lyapunov数和Kolmogorov熵研究了该时间序列的非线性特征,并比较其与传热系数之间的关系,结果表明:相比纯制冷剂,纳米流体流动沸腾系统的混沌程度更强,传热性能也更好;纳米流体的混沌程度随着浓度的升高先增强后减弱,其沸腾传热系数也随着浓度的升高先增加后减小,试验工况下质量分数为0.1%的纳米流体的各项非线性特征量均达到最大值,混沌程度最强,相应的沸腾传热系数也为最大,其平均沸腾传热系数可达4.25 k W/(m~2·K),而纯制冷剂仅为2.42 k W/(m~2·K)。该文采用非线性分析与试验相结合的方法,更能准确描述微细通道沸腾系统的动力学特征,可为进一步研究微细通道纳米流体相变强化传热机理提供参考。     

微流控技术对活性物质稳定性保护的研究进展

微流控技术因其微型化、自动化、集成化和高通量的特点,被广泛应用于生物化学研究领域.利用微流控技术实现对微通道中的液滴进行精确操控,是制造具有均匀尺寸分布和所需性能的复杂系统的工具,在活性物质的保护与输送领域具有极大的应用潜力.综述了微流控技术在活性物质稳定性保护中的应用进展,并对这一技术的发展前景进行了总结和展望,以期为微流控技术的广泛应用提供有价值的参考.     

微通道乳化法制备单分散W/O型乳状液及液滴形成特性的影响因素

该文提出了树脂微通道乳化法生产单分散的油包水(W/O)型乳状液，研究了分散相压力、连续相黏度、乳化剂种类对乳状液生成特性的影响。结果表明，在液滴稳定形成压力范围内，随着分散相压力的提高，平均粒径增大，变动系数增大但小于10%，低于临界压力P_min和高于临界压力P_max，无法形成单分散的乳状液；连续相黏度越大，生成的乳状液粒径越大，变动系数越高；所使用的乳化剂中，聚甘油多聚蓖麻醇酸酯适合生产单分散的W/O型乳状液，生成的乳状液粒径42～60 μm，变动系数10%以下；使用甘油单油酸酯、磷脂类乳化剂时，虽然能形成液滴但很快发生凝集、聚合现象；当使用蛋白质类乳化剂时，基板被润湿，分散相连续流出不形成液滴，单分散的油包水型乳状液无法形成。