基于分形理論的空溫式翅片管氣化器結(jié)霜傳熱研究.pdf

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)，水蒸氣便會在翅片管上結(jié)霜。霜層的存在會增大傳熱熱阻，使流道壓力損失增大，降低氣化器的換熱效率，增加能耗，帶來諸多不利影響。因此，研究結(jié)霜問題對了解霜層生長對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。
　　 本文對霜層生長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、霜層生長實(shí)驗(yàn)臺，對自然對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深冷表面的熱流密度隨時(shí)間的變化規(guī)律;同時(shí)對霜層生長形態(tài)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)觀測，得到不同時(shí)刻霜層生長圖像，重點(diǎn)對霜層生長過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)觀測到的深冷表面霜層生長規(guī)律，建立霜層生長二維模型，數(shù)值模擬了不同時(shí)刻霜層生長過程。從分形維數(shù)和霜層密度兩個(gè)方面對模擬結(jié)果和實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對比分析，