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1、結(jié)霜現(xiàn)象廣泛存在于自然界以及制冷、低溫、航空航天等工程領(lǐng)域。當(dāng)含濕氣流流經(jīng)溫度低于水凝固點(diǎn)的翅片管氣化器表面時(shí),水蒸氣便會(huì)在翅片管上結(jié)霜。霜層的存在會(huì)增大傳熱熱阻,使流道壓力損失增大,降低氣化器的換熱效率,增加能耗,帶來(lái)諸多不利影響。因此,研究結(jié)霜問(wèn)題對(duì)了解霜層生長(zhǎng)對(duì)翅片管氣化器換熱特性的影響,探索有效的氣化器抑制結(jié)霜方法,節(jié)約能源具有重要意義。
本文對(duì)霜層生長(zhǎng)分形特性及翅片管氣化器在結(jié)霜工況下的換熱特性進(jìn)行研究,首先搭建
2、霜層生長(zhǎng)實(shí)驗(yàn)臺(tái),對(duì)自然對(duì)流條件下深冷表面結(jié)霜進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究,得到結(jié)霜前期霜層厚度、深冷表面溫度以及通過(guò)深冷表面的熱流密度隨時(shí)間的變化規(guī)律;同時(shí)對(duì)霜層生長(zhǎng)形態(tài)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)觀測(cè),得到不同時(shí)刻霜層生長(zhǎng)圖像,重點(diǎn)對(duì)霜層生長(zhǎng)過(guò)程中的分形特性展開研究。
應(yīng)用分形理論,獲得深冷表面霜層剖面的孔隙面積分布分形維數(shù)及孔隙率,結(jié)合多孔介質(zhì)傳熱傳質(zhì)理論,建立霜層導(dǎo)熱的結(jié)構(gòu)模型,求解出實(shí)際霜層導(dǎo)熱系數(shù)。計(jì)算結(jié)果表明用該方法確定的霜層導(dǎo)熱系數(shù)與實(shí)測(cè)得到的
3、霜層有效導(dǎo)熱系數(shù)值域范圍是相符的,并通過(guò)與其他導(dǎo)熱模型的比較,驗(yàn)證了將剖面面積分布分形維數(shù)引入導(dǎo)熱模型以確定霜層導(dǎo)熱系數(shù)的可行性。在此基礎(chǔ)上,分析了翅片管氣化器表面凝華結(jié)霜基本傳熱傳質(zhì)規(guī)律,對(duì)結(jié)霜工況下翅片管氣化器換熱性能進(jìn)行了定量分析。
最后,基于分形理論的DLA模型,結(jié)合實(shí)驗(yàn)觀測(cè)到的深冷表面霜層生長(zhǎng)規(guī)律,建立霜層生長(zhǎng)二維模型,數(shù)值模擬了不同時(shí)刻霜層生長(zhǎng)過(guò)程。從分形維數(shù)和霜層密度兩個(gè)方面對(duì)模擬結(jié)果和實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析,
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