多孔介质强化传热
等温容器内多孔介质分布对强化导热以及等温性能的影响
ｕ ｎ ｉ ｆ ｏ ｍ ｌ ｒ ｙ ． Ｕｎ ｄ ｅ ｒ ｔ ｈ ｅ ｃ ｉ ｒ ｃ ｕ ｍｓ ｔ ａ ｎ ｃ ｅ ｔ ｈ ａ ｔ ｔ ｈ ｅ ｔ ｅ ｍｐ ｅ ｒ ａ ｔ ｕ ｒ ｅ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｃ ｏ ｎ ｔ ａ ｉ ｎ ｅ ｒ ｗａ ｌ １ ． ｔ ｈ ｅ ｉ ｎ ｉ ｔ ｉ ａ ｌ ｔ ｅ ｍｐ ｅ ｒ ａ ｔ ｕ ｒ ｅ ｉ ｎ ｔ ｈ ｅ ｃ ｅ ｎ ｔ ｅ ｒ ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ａ ｖ ｅ ｒ ａ ｇ ｅ
多孔介质燃烧技术
多孔介质燃烧技术1 多孔介质燃烧技术加入多孔介质的燃烧器由于对流，导热和辐射三种换热方式的存在，使燃烧区域温度趋于均匀，保持较平稳的温度梯度。
在燃烧稳定的同时还具有较高的容积热强度。
与自由空间燃烧相比，预混气体在多孔介质中的燃烧具有功率密度大，调节范围广，污染物排放低和结构紧凑等优点。
多孔介质预混燃烧特点是燃烧设备的热效率较高，其原因有以下两个方面：①燃气与空气预先充分混合, 在过剩空气很小的情况下也可达到完全燃烧, ②由于辐射作用, 多孔介质的高温后部对低温的前部进行加热, 从而达到对未反应的燃气混合物的预热作用, 加快了燃烧速度。
因此对多孔介质传热传质和燃烧的研究具有重大的学术价值，已成为当前最活跃最前沿的研究领域之一[1]。
传统的气体燃料燃烧主要是以自由火焰为特征的燃烧。
这种燃烧需要较大的空间，火焰周围温度梯度大，容易产生局部高温。
当温度高于1500℃时，NO生x成变得明显[2]。
由于NO的剧毒性，减少其排放也显得非常重要。
传统燃烧器的x换热器主要以烟气辐射和对流换热为主，换热系数小。
多孔介质燃烧技术是一种新颖独特的燃烧方式[3]。
其与自由空间燃烧的区别在于：（1）多孔介质的空隙率很大相对于自由空间有较大的固体表面积，因而有较强的蓄热能力[4]；（2）多孔介质的存在使混合气体在其中产生剧烈的扰动，强化了换热。
（3）相对于气体来说多孔介质有较强的导热和辐射能力，可以使预混气体燃烧产生的部分热量从下游的高温区传递到上游的低温区预热未然混合气体，这样就提高了燃烧速率并可使燃料完全燃烧，减少了CO的排放；（4）多孔介质良好的换热特性是燃烧区域温度迅速趋于均匀，保持了平稳的温度梯NO生成量；（5）辐射燃烧效率最高可达度，降低了最高温度水平，减少了x80%-90%，而常规辐射燃烧器对辐射的转换效率充其量为30%[5]，在相同的热负荷下,多孔介质预混燃烧热效率较高，比本生式燃烧节约燃气30-50%[6]。
多孔介质传热学概论
H a r b i n I n s t i t u t e o f T e c h n o l o g y传热学课程报告报告题目：多孔介质传热学概论院系：班级：姓名：学号：二零一二年十月摘要：本文对多孔介质及其基本结构、传热传质的理论基础做了相关介绍，并对多孔材料的应用进行了说明和预期。
关键词：多孔介质；传热学；孔隙率；渗透率；导热系数1 多孔介质简介多孔介质是由固体骨架和流体组成的一类复合介质，其传热传质过程在自然界和人类生产、生活中广泛存在，它构成了地球生物圈的物质基础。
从学科发展的角度看，多孔介质传热传质学已经渗透到许多学科和新技术领域，包括能源、材料、化学工程、环境科学、生物技术、仿生学、医学和农业工程，是形成新的交叉和边缘学科的一个潜在生长点。
因此，多孔介质传热传质研究，是一项具有重大学术价值、对学科发展和技术创新具有深远影响的研究课题。
笼统地说，大部分材料都属于多孔介质，目前还没有对多孔介质各种特性的确定性作出准确的定义。
1983年J.Bear提出多孔介质具有以下特点：(1)部分空间充满多相物质，至少其中一相物质是非固态的，可以是液态或气态。
固相部分称为固相基质。
多孔介质内部除了固相基质外的空间称为空隙空间。
(2)固相基质分布于整个多孔介质，在每个代表性初级单元均应有固相基质。
(3)至少一些空隙空间应该是相联通的。
2 多孔介质的基本结构特征2.1多孔介质的孔隙率多孔介质的结构是非常复杂的，我们不可能精确地描述这些孔隙表面的几何形状，也很难确切地阐明孔隙空间所包含的流体及其与固体表面相互作用所出现的有关微观物理现象。
因此研究者往往引入“容积平均”的假设，并且将复杂多相的多孔体系看成一种在大尺度上均匀分布的虚拟连续介质，即不同流速层中流体分子间碰撞交换动量，宏观表现为流体是以粘滞形式出现的流动，从而可以利用表观当量参数的唯象方法进行研究，而不必去研究每一个孔隙中流体流动和换热的情况，使一个原本非常复杂的流动问题得以简化。
多孔材料理论研究及应用
多孔材料理论研究及应用孙宁宁（沈阳师范大学物理科学与技术学院 应用物理专业辽宁沈阳 110034）摘 要：介绍强化传热技术的概念及分类方法，着重介绍新型强化材料中多孔材料的理论研究及发展应用，在离心力作用下的多孔材料物料层的强化对流的理论研究，从而验证改变气流方向和热流密度矢量之间夹角可以强化换热这一传热原理。
关键词：对流换热；多孔材料；强化换热中图分类号：TB34 文献标识码：A 文章编号：1671－7597（2011）1220155－01当今世界，由于换热设备在工业生产中的广泛应用，提高换热效率、式（a）的边界条件为：研究强化换热的新技术成为人们日益关注的新课题。
本文将从强化传热的Y=0；t f=t f，in y=L；t f=t f，out ……（b）基本概念入手，着重介绍新型强化材料中多孔材料的理论研究于应用。
在上述边界条件下，方程（a）的解为：HAl/U0ρf Cp=ln（t f，out-ts/t f，in-t s） ……（c）1 强化传热方法的概念与分类定义下列无因此准则数：1.1 强化换热的概念。
众所周知，热量传递方式有导热、对流、辐射Nu=hd/λf Pr=cpηf/λf Re=dU0ρf/ηf ……（d）三种。
因此，强化传热方法的研究也就是必从这三个方面进行。
所谓强化则（c）式可改写为换热或增强换热是指通过对影响各种因素的分析与计算，采取某些技术措Nu=CRe C=1/AL ln(t f，in-ts/t f，out-t s) ……（e）施以提高换热设备的换热量或者在满足原有换热量下使其体积缩小。
式中A、L均为离心力场和颗粒的、形状有关的几何参数。
在给定的物1.2 强化换热方法分类。
强化换热可分成无源技术（passive料与运行工况下，C可以确定。
technology）和有源技术（active technology）两种。
所谓无源技术，即式（d）表明，在气流流动方向与物料层中热流的方向一致时强制对除了输送传热介质的功率消耗外，不再需要其他附加动力；有源技术却必流换热的Nu数与Pe数成线性关系，这样对于多孔材料的理论研究得到以下须依赖外界机械力或电磁力的帮助。
多孔介质相变传热与流动及其若干应用研究
多孔介质相变传热与流动及其若干应用研究一、本文概述本文旨在全面深入地研究多孔介质中的相变传热与流动现象，并探讨其在多个应用领域中的实际价值。
多孔介质广泛存在于自然界和工程实践中，如土壤、岩石、生物组织以及许多工业材料。
在这些介质中，相变传热与流动过程对于理解许多自然现象以及优化工程设计具有重要意义。
本文将围绕多孔介质中的相变传热机制、流动特性以及若干应用案例展开详细的论述。
本文将系统地梳理多孔介质相变传热与流动的基本理论，包括多孔介质的基本性质、相变传热的基本原理以及流动的基本规律。
在此基础上，我们将建立相应的数学模型和数值方法，以定量描述多孔介质中的相变传热与流动过程。
本文将深入探讨多孔介质相变传热与流动的关键问题，如相界面演化、热质传递、流体流动以及多孔结构对传热流动的影响等。
我们将通过理论分析、数值模拟和实验研究等多种手段，揭示多孔介质相变传热与流动的内在规律和影响因素。
本文将关注多孔介质相变传热与流动在若干领域的应用研究，如能源工程、环境工程、生物医学工程等。
我们将结合具体案例，分析多孔介质相变传热与流动在这些领域的应用现状和发展趋势，为相关领域的工程实践提供理论支持和指导。
通过本文的研究，我们期望能够加深对多孔介质相变传热与流动现象的理解，推动相关领域的理论发展和技术进步，并为实际工程应用提供有益的参考。
二、多孔介质相变传热与流动的基本理论多孔介质，作为一种由固体骨架和分散在其间的孔隙或空隙组成的复杂结构，广泛存在于自然界和工程应用中。
多孔介质中的相变传热与流动现象，涉及到热质传递、流体动力学、热力学和相变动力学等多个领域，是热科学和流体力学研究的热点和难点。
在多孔介质中，相变传热主要指的是在固-液、液-气或固-气等相变过程中，热量通过多孔介质骨架和孔隙中的流体进行传递。
由于多孔介质的复杂结构，相变传热过程不仅受到热传导、热对流和热辐射的影响，还受到孔隙结构、流体流动、相变材料性质以及外部条件（如温度、压力等）的制约。
变密度多孔介质强化导热模型及实验研究
第29卷第5期2014年9月热能动力工程JOUＲNAL OF ENGINEEＲING FOＲTHEＲMAL ENEＲGY AND POWEＲVol．29，No．5Sep．，2014收稿日期：2013－12－02；修订日期：2014－02－28基金项目：国家自然科学基金资助项目（51245009）；上海市自然科学基金资助项目（12ZＲ1420600）作者简介：杨丽红（1973－），女，河南洛阳人，上海交通大学博士，副教授.文章编号：1001－2060（2014）05－0515－06变密度多孔介质强化导热模型及实验研究杨丽红，孙金祥，沈航明（上海理工大学机械工程学院，上海200093）摘要:以等温容器截面为研究对象，基于多孔介质模型，采用变密度填充容器，强化中心向容器壁的导热。
首先，基于稳态导热最小化热阻模型，确定了变密度铜丝2层和3层填充方案。
其次，按确定的分层填充方案搭建实验台并测定容器有效导热系数，与均匀填充相比，导热系数分别增大了52．9%和77．9%。
最后，对变密度填充下的瞬态导热进行了数值模拟研究，在中心温度200ħ和中心热功率恒定两种情况下，经过一定时间热传导，变密度填充缩小了容器中心到容器壁的温度差。
以上研究结果表明基于最小热阻的分层变密度填充铜丝可以强化由中心向周围的导热。
关键词：等温容器；多孔介质；变密度；强化导热；有效导热系数中图分类号：TK124文献标识码：A引言强化传热技术在众多领域均被广泛应用，其中在管内填充金属多孔介质是一种常用的强化传热方式。
清华大学陈庚研究了大空隙率金属丝强化换热的特点［1］，指出其显著强化换热，并且在雷诺数较低时，阻力系数很小。
Alkam等数值模拟了填充多孔介质的管内层流发展段的对流换热［2］，发现多孔介质的存在使管内层流充分发展段的平均努塞尔数约提高了7倍。
Pavel等对管式换热器管内填充多孔介质的传热与流动进行了实验研究［3］。
刘伟等在管内核心流中分层填充多孔介质强化传热［4］，采用在管内中心区域插入大空隙率的多孔介质来强化换热，发现多孔介质的空隙率中心小、周围大，引起的流动阻力比较小，同时强化换热效果明显。
多孔介质燃烧技术
多孔介质燃烧技术1 多孔介质燃烧技术加入多孔介质的燃烧器由于对流，导热和辐射三种换热方式的存在，使燃烧区域温度趋于均匀，保持较平稳的温度梯度。
在燃烧稳定的同时还具有较高的容积热强度。
与自由空间燃烧相比，预混气体在多孔介质中的燃烧具有功率密度大，调节范围广，污染物排放低和结构紧凑等优点。
多孔介质预混燃烧特点是燃烧设备的热效率较高，其原因有以下两个方面：①燃气与空气预先充分混合, 在过剩空气很小的情况下也可达到完全燃烧, ②由于辐射作用, 多孔介质的高温后部对低温的前部进行加热, 从而达到对未反应的燃气混合物的预热作用, 加快了燃烧速度。
因此对多孔介质传热传质和燃烧的研究具有重大的学术价值，已成为当前最活跃最前沿的研究领域之一[1]。
传统的气体燃料燃烧主要是以自由火焰为特征的燃烧。
这种燃烧需要较大的空间，火焰周围温度梯度大，容易产生局部高温。
当温度高于1500℃时，NO生x成变得明显[2]。
由于NO的剧毒性，减少其排放也显得非常重要。
传统燃烧器的x换热器主要以烟气辐射和对流换热为主，换热系数小。
多孔介质燃烧技术是一种新颖独特的燃烧方式[3]。
其与自由空间燃烧的区别在于：（1）多孔介质的空隙率很大相对于自由空间有较大的固体表面积，因而有较强的蓄热能力[4]；（2）多孔介质的存在使混合气体在其中产生剧烈的扰动，强化了换热。
（3）相对于气体来说多孔介质有较强的导热和辐射能力，可以使预混气体燃烧产生的部分热量从下游的高温区传递到上游的低温区预热未然混合气体，这样就提高了燃烧速率并可使燃料完全燃烧，减少了CO的排放；（4）多孔介质良好的换热特性是燃烧区域温度迅速趋于均匀，保持了平稳的温度梯NO生成量；（5）辐射燃烧效率最高可达度，降低了最高温度水平，减少了x80%-90%，而常规辐射燃烧器对辐射的转换效率充其量为30%[5]，在相同的热负荷下,多孔介质预混燃烧热效率较高，比本生式燃烧节约燃气30-50%[6]。
基于多孔介质的热传导研究
基于多孔介质的热传导研究热传导是物质中热能传递的一种方式，热能会从高温区向低温区传递。
多孔介质是一种结构复杂的材料，具有许多小孔和空隙，因此在热传导领域中具有独特的重要性。
本文将探讨基于多孔介质的热传导研究，旨在深入探究热传导原理，了解多孔介质对热传导的影响以及研究进展。
一、热传导原理热传导是一种能量的传递方式，通过物质内部的热运动传递热量。
热传导系数中，其中的导热系数是一个重要的参数，导热系数表示单位时间内单位面积上的热量流动量。
热传导的方向是沿着温度梯度的方向，即从高温区到低温区。
在单相固体中，热量传递的过程是通过固体内部原子、分子或电子的碰撞来实现的。
二、多孔介质对热传导的影响多孔介质是由实质与空隙构成的一种复杂结构，空隙包括毛细孔、大孔、狭窄通道等。
这些空隙对热传导的影响是不容小觑的。
具体来说，空隙会影响介质的热容量、热导率和热扩散系数等热学参数。
同时，由于空隙的存在，热传导的路径也变得更加复杂，热传导的速度降低。
因此，对于多孔介质的热传导研究具有特别的意义。
三、多孔介质的热传导研究进展多孔介质的热传导研究对于节能减排、热工学、材料科学等领域都有重要的应用价值。
近年来，多孔介质热传导的研究进展迅猛，包括多孔介质热导率的理论与实验研究、基于多孔介质热传导的能量转换和传输研究、以及多孔介质热传导改良的方法等。
具体来说，多孔介质热导率的理论与实验研究已有不少进展。
研究人员使用连续介质力学、微观颗粒动力学、分子动力学等多种方法探究多孔介质的热传导特性。
此外，还有一些基于多孔介质的热传导现象的应用研究，如太阳能电池、传热器等相关领域。
多孔介质热传导改良的方法也受到研究人员关注。
由于多孔介质的热传导规律较为复杂，发展一些新型的改进方法可能是提高多孔介质效率的重要途径之一。
例如，研究发现在多孔介质中引入纳米粒子可显著提高热传导率，或是使用涂层等方法对多孔介质进行表面处理也能够改善其热传导性能。
四、多孔介质的应用前景多孔介质的应用前景十分广阔，特别是在新能源、节能降耗和工业领域等方面有着广泛的应用，具有重要的发展前景。
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多孔介质强化传热
多孔介质强化传热是一种有效的技术手段，其应用主要涉及能源、化工、环保等领域。
以下是一些关于多孔介质强化传热的应用实例：
1.在汽车工业中，多孔介质被用于强化发动机的冷却系统，从而提高发动机的工作效率。
通过多孔介质的特殊结构，可以增加冷却液与发动机的接触面积，从而增强换热效果。
2.在建筑领域，多孔介质也被用于强化建筑的隔热性能。
多孔介质具有很好的透气性，可以有效地阻隔外界热量和冷气的侵入，从而保持室内温度的稳定。
3.在石油化工领域，多孔介质的应用更为广泛。
在油品加工过程中，多孔介质被用作高效油水分离器，提高油品分离效率。
同时，多孔介质在催化反应中也有广泛应用，可以提高反应速率和产物收率。
4.在环保领域，多孔介质也被用于废气和废水的处理。
多孔介质可以增加废气与催化材料的接触面积，提高废气的处理效率。
在废水处理中，多孔介质可以增加水流的流动阻力，使废水在流动过程中得到充分净化。
总之，多孔介质强化传热是一种非常有前景的技术手段，其应用领域广泛，具有很大的发展潜力。
通过不断的研究和开发，可以期待更多优秀的应用实例的出现。