低温非热平衡圆柱温度分布特性的数值分析与实验

发布时间：2021-10-27 12:11

　　为研究复杂传热条件下,低温非热平衡圆柱表面温度分布特性及相关控制手段,本文以单纯顶部送风为基础,建立了附加局部送风、附加辐射屏两种传热条件下的非热平衡圆柱体的传热模型,通过数值模拟方法分析了该柱体的径向温度梯度、体温度不均匀度、面温度不均匀度等温度特性,并通过实验验证了数值模拟结果的准确性。在此基础上定量分析了不同传热方式和运行参数对温度特性的影响规律,从传热方式、结构设计、运行参数三个角度,提供了控制柱体温度特性的方案。结果发现:相比于只有单纯顶部送风,设置局部喷口送风可使柱体平均温度的降幅提升5.1%,柱体温度不均匀度降幅提升38.3%,同时降低了柱体面温度不均匀度,并将柱体温度梯度控制在近导热面侧;附加低温辐射屏后,对流和辐射的耦合传热可使柱体平均温度降幅减少2.3%,柱体温度不均匀度降幅提升57.5%,同时降低了柱体面温度不均匀度。 

【文章来源】：制冷学报. 2020,41(06)北大核心CSCD

【文章页数】：8 页

【部分图文】：

计算区域模型

实验装置由对流系统、辐射系统、加热系统、实验工件组成，示意图及实物图如图3、图4所示。实验装置内舱体尺寸950 mm×800 mm×800 mm(长×宽×高)，采用PLC控制器控制，可实现温度区间为85～110 K，波动度±1.5 K。对流系统由管路、换热器、风机、风道、喷头、调节阀组成。通过阀门开度调节可控制送风量和送风温度。对于单纯顶部送风工况，液氮经由管路、换热器形成冷氮气，由风机送入风道及舱室;对于附加局部送风工况，在单纯顶部送风基础上，第二路冷氮气经由喷头送进舱室。辐射系统中，桶状辐射件为紫铜材料的中空结构，内径尺寸Ф3=140mm，外径尺寸Ф4=170 mm，整体长度L6=100 mm。液氮流入桶状冷屏，形成温度Tr=77 K的低温辐射面。加热系统为一个直径Ф5=70 mm，厚10 mm的电加热片，发热功率为25 W。实验工件为不锈钢圆柱状结构，直径Ф6=70 mm，长度L7=400 mm。图3 实验系统示意图

实验系统示意图

【参考文献】：
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本文编号：3461576