碳纖維類毛細材料在低溫下的傳熱特性研究.pdf

1、多孔介質(zhì)多相流動的熱質(zhì)傳輸問題近年來出現(xiàn)在許多科學(xué)和工程技術(shù)領(lǐng)域中，包括航天航空、石油儲油工業(yè)、地下水去污工程、熱管技術(shù)，干燥工藝、顆粒材料處理以及地?zé)醿δ芄I(yè)等。本文以碳纖維為研究對象，借助流體力學(xué)理論、多孔介質(zhì)傳熱傳質(zhì)理論、氣液兩相流、計算流體力學(xué)以及試驗研究和數(shù)值模擬，對碳纖維類毛細材料在低溫下的傳熱特性進行了分析研究。 首先，本文對多孔介質(zhì)的內(nèi)部傳遞過程進行了分析以及對Darcy定律進行了簡單的介紹，并且在前人的基礎(chǔ)上，

2、重點對多孔介質(zhì)中的連續(xù)性方程、動量方程和能量方程進行了推導(dǎo)，在此基礎(chǔ)上建立了多孔介質(zhì)中流動的基本方程，并綜述了三種多孔介質(zhì)兩相流動的模型：sFM獨立流動模型、兩相混合物模型和新的三區(qū)模型。 其次，進行試驗方案的設(shè)計，并在此基礎(chǔ)上，以液氮為工質(zhì)在試驗件內(nèi)填充毛細材料進行毛細材料在低溫下的傳熱特性的試驗。對試驗數(shù)據(jù)結(jié)果詳細的比較分析，實驗結(jié)果表明在填充多孔材料以后夾板表面低溫維持時間明顯增加，主要原因是由于多孔材料蓄液能力與吸附效應(yīng)

3、的聯(lián)合作用改變了傳熱特性，且材料的密度與其傳熱特性有著密切的關(guān)系。在一定范圍內(nèi)，隨著多孔材料密度的增大，其傳熱特性不斷增強。填充多孔材料時所消耗的液氮量要大，主要原因是多余消耗的這部分液氮潛熱正好用于補充低溫維持時間增加所產(chǎn)生的熱損。 然后，利用Fluent軟件對試驗件內(nèi)填充毛細材料傳熱過程的溫度場進行模擬分析，得出當(dāng)孔隙度為0.85時，在同一時刻試驗件壁面溫度最低。且對比分析模擬結(jié)果與試驗結(jié)果，得出影響試驗結(jié)果與模擬結(jié)果之間誤