研究方向

 1.管束外降膜蒸发/凝结传热实验台

 

降膜蒸发传热实验台

管束外降膜蒸发传热

管束外膜状凝结传热

强化传热管剖面图

 

简介：

针对目前中央空调水冷机组中普遍采用满液式蒸发器，传热管束浸没在制冷剂中，在管束外表面进行沸腾换热。满液式蒸发器的主要缺点是制冷工质充灌量大，系统循环效率低、系统回油效率低和泵送制冷剂的功率相对较大。降膜蒸发传热是液体在管束外自上而下流动液膜的蒸发过程。与池沸腾相比具有以下四个优点：（1）制冷剂的充灌量显著减少，节约了机组投资成本，减少了制冷系统对环境污染的危险系数以及生产制冷剂造成的污染；根据目前少数厂家的实验结果，降膜蒸发器比满液式蒸发器约节约50%的制冷剂；（2）薄液膜流动蒸发，传热效率高，相应降膜蒸发器的体积小，可显著节约投资成本。（3）可使水和制冷剂的换热温差减小，提高蒸发温度，从而提升整个制冷系统的循环效率；（4）系统回油性能好，减少了满液式蒸发器中大量润滑油对于工质池沸腾换热性能的影响。

降膜蒸发传热实验台可根据不同实验要求调节管排间距、换热工质；可以做可视化的研究；管排数可达12排，可以模拟一个小型换热器所有管排外的降膜蒸发过程；可以做管束外膜状凝结的实验。

功能：测试传热管束外不同换热介质降膜蒸发传热性能

应用：暖通、海水淡化

性能指标：设计换热功率40kW

合作单位：

u  日本大金工业株式会社：降膜蒸发传热性能测试（2008年，2010-2015年）；

u  英格索兰特灵空调（中国）

u  麦克维尔（中国）

部分学术论文：

[1]       Ji W-T, Jacobi AM, He Y-L, et al. Summary and evaluation on single-phase heat transfer enhancement techniques of liquid laminar and turbulent pipe flow[J]. International Journal of Heat and Mass Transfer, 2015, 88: 735-754.

[2]       W.-T. Ji, C.-Y. Zhao, D.-C. Zhang, S. Yoshioka, Y.-L. He, W.-Q. Tao, Effect of vapor flow on the falling film evaporation of R134a outside a horizontal tube bundle, International Journal of Heat and Mass Transfer, 92 (2016) 1171-1181.

[3]       C.-Y. Zhao, W.-T. Ji, P.-H. Jin, W.-Q. Tao, Heat transfer correlation of the falling film evaporation on a single horizontal smooth tube, Applied Thermal Engineering, 103 (2016) 177-186.

 

2. 水平管外凝结、沸腾换热实验台

 

 

简介：

系统主要由三部分组成，即制冷剂循环系统，加热水以及冷却水循环系统。冷凝强化管内有冷却水流过，蒸发强化管内有加热水流过，通过加热水回路使蒸发器内液相制冷剂变成蒸气，上升至冷凝器内，在冷却水回路冷却作用下，制冷剂蒸气在冷凝管外凝结为液体，然后在重力作用下流回蒸发器内。冷凝器为不锈钢筒体，其内水平放置长度为1500mm的冷凝管。蒸发器同为不锈钢筒体，其内水平放置长1100mm的蒸发管。

功能：测试传热管凝结和蒸发传热性能

应用：暖通、电厂、石化

性能指标：换热功率10kW

合作单位：

u  重庆美的通用设备有限公司：中央空调管壳式水冷冷凝器性能提升；

u  麦克维尔：中央空调传热管性能测试及优化；

部分学术论文：

[1]       Ji W-T, Zhao C-Y, He Y-L, et al. Experimental validation of Cooper correlation at higher heat flux[J]. International Journal of Heat and Mass Transfer, 2015, 90: 1241-1243.

[2]       Ji W-T, Numata M, He Y-L, et al. Nucleate pool boiling and filmwise condensation heat transfer of R134a on the same horizontal tubes[J]. International Journal of Heat and Mass Transfer, 2015, 86: 744-754.

[3]      Ji W-T, Li Z-Y, Qu Z-G, et al. Film condensing heat transfer of R134a on single horizontal tube coated with open cell copper foam[J]. Applied Thermal Engineering, 2015, 76: 335-343.

[4]       Ji W-T, Zhao C-Y, Zhang D-C, et al. Condensation of R134a outside single horizontal titanium, cupronickel (B10 and B30), stainless steel and copper tubes[J]. International Journal of Heat and Mass Transfer, 2014, 77: 194-201.

[5]       Ji W-T, Zhao C-Y, Zhang D-C, et al. Influence of condensate inundation on heat transfer of R134a condensing on three dimensional enhanced tubes and integral-fin tubes with high fin density[J]. Applied Thermal Engineering, 2012, 38 (0): 151-159.

[6]       Ji W-T, Qu Z-G, Li Z-Y, et al. Pool boiling heat transfer of R134a on single horizontal tube surfaces sintered with open-celled copper foam[J]. International Journal of Thermal Sciences, 2011, 50 (11): 2248-2255.

[7]       Ji WT, Zhang DC, He YL, et al. Prediction of fully developed turbulent heat transfer of internal helically ribbed tubes-An extension of Gnielinski equation[J]. International Journal of Heat and Mass Transfer, 2011, 55 (4): 1375-1384.

[8]       Ji WT, Zhang DC, Feng N, et al. Nucleate pool boiling heat transfer of R134a and R134a-PVE lubricant mixtures on smooth and five enhanced tubes[J]. Journal of heat transfer, 2010, 132 (11): 11502. 

 

3.超临界CO2循环实验台

 

    

简介：

本实验系统采用可调变频涡旋压缩机，可控电子膨胀阀，管翅式换热器等国外先进设备及精度高、可靠性好的测试仪器。可以研究系统的动态性能及其润滑油对系统、换热器性能的影响，以及新型换热器优化设计方案剂及数值方法。

功能：

    二氧化碳换热器换热性能测试

应用：

    热泵、余热利用

性能指标：

    跨临界超临界压力10MPa

合作单位：

日本松下电器有限公司：二氧化碳制冷循环气体换热器。

 

4.沸腾与凝结传热性能测试台

 

 

 

简介：

相变对流传热是传热学的主要研究课题。沸腾传热系数和凝结传热系数是衡量换热器性能的重要指标。通过该试验台，可以测试不同介质在不同传热表面的相变传热系数。

功能：池沸腾；珠状、膜状凝结传热性能测试

应用：材料、航空、航天

性能指标：换热功率800kW， 饱和压力0-3.5MPa

部分学术论文：

[1]Li S-Y, Ji W-T*, Zhao C-Y, et al. Effects of magnetic field on the pool boiling heat transfer of water-based α-Fe2O3 and γ-Fe2O3 nanofluids[J]. International Journal of Heat and Mass Transfer, 2019, 128: 762-772. 

[2]Ji WT*, Zhao P-F, Zhao C-Y, et al. Pool boiling heat transfer of water and nanofluid outside the surface with higher roughness and different wettability[J]. Nanoscale and Microscale Thermophysical Engineering, 2018: 1-28.

 

5.小型单管/相变换热实验台

 

   

 

   

强化管外凝结传热

   

传热管外沸腾传热

     

 

简介：通过介质的内循环，测试不同介质在单管外的沸腾和凝结传热性能。筒体长1055mm，每次可同时测量四根传热管的换热性能。

功能：测试传热管凝结和蒸发传热性能

应用：    暖通、电厂、石化

 性能指标：换热功率10kW

部分学术论文：

[1]Ji W-T*, Chong G-H, Zhao C-Y, et al. Condensation heat transfer of R134a, R1234ze(E) and R290 on horizontal plain and enhanced titanium tubes[J]. International Journal of Refrigeration, 2018, 93: 259-268.

[2]Chong G-H, Lu X-D, Ji W-T*, et al. Deposition of nano-scale polymer film on micro-fins to enhance the film-wise condensation of very low surface tension substances[J]. International Journal of Heat and Mass Transfer, 2021, 177: 121499.

[3]Ji W-T, Lu X-D, Cheng D-Y, et al. Effect of wettability on nucleate pool boiling heat transfer of a low surface tension fluid outside horizontal finned tubes[J]. International Communications in Heat and Mass Transfer, 2021, 125: 105340.

 

6.低沸点工质表面改性测试台

 

低沸点工质相变换热实验台

 

简介：测试不同低沸点工质在换热表面的沸腾和凝结传热性能。换热表面直径30mm

功能：测试制冷工质的传热管凝结和蒸发传热性能

应用：暖通、制冷

 

7.水平管内制冷工质相变换热实验台

 

 

简介：该测试装置主要以制冷空调热泵管翅式换热器为研究背景，可测试不同工况下制冷工质管内的流动沸腾和凝结换热阻力特性。实验段长度可根据需要选择1m，2m，3m，4m进行测试，测试换热管外径范围5-12mm，可测试该实验段长度的平均换热系数和局部换热系数。

应用：

       制冷、空调、热泵、余热利用

性能指标：

      沸腾凝结换热功率10kW

合作单位：

  金龙铜管

 

8. 涡轮叶片中温中压流动换热试验台

 

 

 

简介：实验系统主要由主流系统，二次流系统和实验段组成。主流系统包括两组压缩机气源（最大气量可达87.6 Nm3⋅min-1，出口压力0.35MPa）和电加热器（最高加热功率为350kW）等；二次流系统最大气量可达7.65 Nm3⋅min-1，出口压力1.0MPa。

功能：测试不同工况全金属涡轮叶片在中温中压工况下的流动换热特性

应用：重型燃气轮机和航空发动机等 

 

9. 二氧化碳热分解实验台

 

   

 

简介：该实验系统主要研究二氧化碳的高效热分解，通过催化剂和多孔材料对二氧化碳进行分解利用。

研究背景：人类活动产生和排放的二氧化碳逐年上升，二氧化碳的过量排放造成全球变暖和极端异常天气经常发生。为寻找一种可持续的解决方案，对二氧化碳分解的研究是解决全球变暖和气候变化问题的一个重要研究方向。

 

10. 实管翅式及微通道换热实验台

 

简介：该实验系统主要用于测试管翅式以及微通道换热器的流动换热特性。

研究背景：家用空调、热泵、制冷等。