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  在双管换热器中，研究并测量了气水分散系数和空气纳米流体分散系数，将空气泵入一个装有拉什顿湍流叶轮的油箱中，会导致气液分散。为了测试不同的操作条件对空气-水和空气-纳米流体分散体的影响，它们被加热并泵入双管热交换器的管中。

  采用壳体侧Rec= 4750-13100和管侧Reh=19900-64000的雷诺数得到总传热系数，通过结合两相流体来实现热流体罐中的分散，当气泡消散时，意识相的传热系数显著下降。

  由于叶轮的搅拌速度影响气泡破裂的速率，因此在分散的情况下，传热系数随着Reh和Rec的上升而上升，对于所有检测的参数值，氧化铜纳米流体显示出显著的传热改善。纳米流体比气液分散体的气液分散体传热速率提高了135.5%。

  多相流，包括气液、液-液和固液的分散，在许多工业应用中经常观察，分散剂被用在所有工业过程，如石油炼制、生物化反应器操作、混合程序、食品生产、金属加工和许多其他应用。

  热处理过程中的传热速率受到工艺中不同浓度和性质的分散剂的影响。热交换器被大范围的应用于不同的工业部门，如石油和天然气工业、热电厂、制冷系统、电子设备的冷却系统、空调和汽车等。

  它们被用于冷却、加热、或变相的目的。提高传热性能有助于节约能源，减少费用，并提升产品的卓越性。气-液分散现象在各种工业环境中都很常见，其特征是存在两个不同的相。

  气液分散案例在各种过程中有常见的应用，如石油处理、气液混合和分离、发酵、气泡柱、太阳能收集器和核反应器。气液扩散是地热井中经常发生的一种现象。

  这可以归因于炼油厂蒸馏塔内的压力梯度或在液相内分散的非沸腾气相，如孔隙井中的油气。关于多相流动对传热特性的影响的研究一直是六十多年来的研究课题，研究了各种几何形状和设计，如气泡柱反应器、多相接触器、水平管和搅拌罐。

  分散行为的复杂性质促使了对这种系统的传热研究的广泛研究，目的是提高对这种现象的理解。

  井内液体孔隙中气体的存在构成了一种具有两相流性的流体，这对传热特性有显著的影响。这些混合物通过一系列的多路热交换器和围绕在热交换器周围的CDU泵被并入到一个炼油厂系统中。

  两相流中气相分数的上升降低了传热速率的速率，从而在能量守恒领域构成了重大障碍，粒子的存在，如液滴、气泡和固体在液体流有重大影响各种各样的因素包括液体的导热系数，不同阶段之间的相互作用和墙，和湍流水平在散装和附近的墙壁。

  这一因素会影响设备中的传热效率和与工艺相关的操作费用。加工流体中的传热速率会受到细固体颗粒的影响，这取决于分散颗粒的热性质和水动力条件。

  由于气液分散和纳米粒子相互作用的不可预测性，在两相流气液分散下增加传热的研究并不常见。关于细气泡怎么样影响热交换器的效率，我们知之甚少。本研究采用双管热交换器，研究了不同气液流量下水中气泡分散对传热系数的影响。利用氧化铜纳米颗粒改善气液混合物中的传热性是另一个研究领域。

  双管热交换器、搅拌罐、螺旋加热器、冷水机、泵、控制阀、环形流量计、温度数据记录器、空气泵和u型管压力计都是实验装置的一部分。

  将气液混合物插入具有8个平板叶片叶轮的搅拌罐中进行分散。叶轮的直径为60毫米，叶片长25毫米，宽度10毫米，厚度3毫米。

  试验的第一阶段包括使用水作为管道和转速和环体的总传热系数，用线圈加热器将搅拌罐中的水用加热器加热到43摄氏度，然后用冷却机冷却到15摄氏度。

  使用一个离心泵将热水转送到热交换器的管侧，而一个单独的泵将冷水转送到热交换器的外壳侧。热水和冷水的流量均由控制阀进行控制。

  使用环形流量计，我们也可以计算出流量的热雷诺数为1900-64000，而流量的冷雷诺数为4550-13100。通过一个数据记录器记录温度和一个测量压降的反向压力计，我们确定了热交换器在整个雷诺数范围内的表现。

  数据记录器将两种液体的进气和输出温度记录在excel片上，并包含在设备内。这三个实验分量都依赖于温度来计算传热速率、对数平均温差和整体传热系数。每次进行温度读取，数据记录器就会保存它。每次测试完成后，再记录温度5分钟。

  出于这个原因，我们在每次运行的开始和结束时都取了60个温度读数。至少进行了两次独立的运行。为了能够更好的保证研究结果的可靠性，每次测量重复120次。作为一个基准，我们看了平均值。

  试验的第二部分包括通过将气泡引入搅拌的容器来实现分散，该容器由8平叶轮以每分钟200或800转旋转的叶轮混合。当叶轮旋转时，它会导致气泡破裂，使它们的优良后代散得更远更宽。测试部分的水保持在15摄氏度，并注入热分散流体以产生43摄氏度的温差。

  通过将气泡的大小与标准项目作比较，从照片中提取出子气泡的大小，然后测量像素的差异。以叶轮轴的直径为标准，平均使用超过40个气泡来确定每个场景的平均气泡大小。

  所用的方法与单相实验中概述的方法相同。通过在沸水中加入氧化铜纳米颗粒，产生了纳米液体的浓度，在控制条件下，纳米流体在一个搅拌罐中被加热到43摄氏度，寒冷的海水大约是15摄氏度。

  将Reh值在1900到64000之间的纳米流体注入热交换器的管侧，保持恒定的Rec为9000。随着条件的变化，记录了试管的温度和压力的下降情况。表2显示了纳米颗粒在典型操作环境下的特性。

  当一个体积平均界面面积时，dp、n和V，尽管将空气泵入，液体的体积没有过大变化。因此，等式只考虑了单相的体积。

  慢动作摄像机用于可视化。在分析实验数据时，通过比较图像像素与叶轮轴来确定气泡的大小。在气液分散流中，传热性能受到气泡的大小和分布的严重影响。

  母气泡的大小和每秒气泡的数量都是Qg的函数，子气泡的产生速率取决于Qg和n，个人会使用了一个混合器来增加能量的耗散速率，从而促进了气泡的破裂和扩散。

  在一个Qg范围内，气泡直径和搅拌速度之间的关系。由于母气泡的破碎和破裂会不断产生较小的子气泡，dp通常随着N的增加而减小。

  Liao和Lucas 得到了可视化结果的证实，气液分散的界面面积在相同的气体流量下产生更小的碎片，因此随着气泡的增大而增大，在气泡分散流中，更大的气体流速导致每秒更多的碎片和气体和液体之间的工程创新阶段更大的界面面积。

  根据Hasan，更大的气体流量增加了测试部分中母气泡的数量，进而增加了气泡破裂的风险。这对于N的值范围是正确的。

  单相流的Rec值范围内的整体传热系数与Reh的关系，当Reh和Rec同时升高时，总传热系数上升，对于水动力和热边界层的降解，当达到高雷诺数时，就会产生湍涡流，本研究的结果与Rect=9000的Dittus和Boelte相关性结果一致

  对于di=60 mm叶轮和Qg=0.054 m3/h，能够准确的看出Reh对气液分散流动的f因子的影响，对于不同的N值，ffactor与雷诺数呈反比关系，在高N时，当产生较小的气泡时，摩擦系数越小。

  由于较小的气泡与药物接触的时间更多，流线的粘性力也减少了。在流动的环境下，由于材料的密度和粘度的增加，压力损失和摩擦都减少了，在N=800 rpm和Re=30000时，摩擦系数降低了约25%。

  双=为60mm，Qg=0.054m3/h，以及不同的搅拌速度，由于上述对流传热的增强，当Reh上升时，Uo趋于上升。虽然在压力下，Uo并不总是遵循与Reh相同的模式。

  这是因为连续相的热特性和湍流水平受到气泡破裂和合并的复杂行为的影响。可以表明，单相的Uo大于弱到中等Reh的分散度。

  在较高的Reh和较高的N条件下，搅拌气液分散体中的传热系数的行为很复杂，对于所有的N值，传热量随Reh的升高而改善，然后在Reh=值27000和37000之间下降。一旦Reh超过37000，传热系数开始上升，最终超过Reh47000时的单相值。

  对于气液体系中的di=60 mm和Qg=0.181 m3/h，Uo与N的关系，在Reh=64000时，最佳搅拌速度为N=800 rpm，在整个Reh记录范围内的最小Uo，由Uo测量的波动搅拌速度，揭示了在这些不同的操作设置下的破碎和合并的速率。

  N对Uo影响的这种复杂模式特别大程度上受到气泡大小的影响，当N较低时，大气泡比N较高时产生的小气泡上升得更快。氮含量的增加会导致更大比例的气泡破裂，由此产生更多的湍流，产生更多的热量传递。

  在不同的操作设置下，破碎和聚结速率显示在Uo的搅拌速度不均匀趋势。N对Uo的影响的这种复杂模式在很大程度上受到气泡大小的影响。

  当N较低时，大气泡比N较高时产生的小气泡上升得更快。随着N的增加，更多的气泡破裂，较小的气泡引起更多的湍流，而较大的气泡巩固以提高传热系数。

  在不同浓度的=9000条件下，纳米流体流动的摩擦系数与传热阻力的关系，对于常数C，雷诺数对f有负影响。

  对于较小的Reh值，纳米流体的摩擦系数小于单相，对于Reh = 43000，纳米颗粒的浓度对f无显著的影响。

  这种行为是基于纳米流体的物理化学特性，它表现出粘度和密度的适度增加。这种影响在高速情况下几乎不存在。

  随着纳米颗粒浓度的升高，传热系数也随之增加，高Reh时的最佳增强值为2 g/L，而低Reh时的最佳增强值为1 g/L。当浓度为3 g/L时，传热系数略有降低。

  在0.5~1g/L的纳米颗粒之间，传热系数明显地增加，随后在2g/L时略有上升，随后在3g/L的纳米颗粒时有所降低。传热系数取决于纳米流体的物理特性和流体动力学。随着纳米流体导热率的提高，传热系数也随之增加。

  随着C的增加，纳米管表明产生一层纳米颗粒，减少了热传递，以此来降低了Uo，我们的研究发现，板式热交换器的传热系数随着纳米流体浓度达到0.3%而上升，超过该浓度后开始下降，这一发现得到了本文数据的普遍支持。

  较高的雷诺数提高了热传递的百分比。随着氮含量的增加，似乎无显著的改善模式。随着气液分散体的导热系数的增加，微小气泡的影响被减轻，从而改善了热传递。当纳米颗粒被引入时，导致Uo含量下降的微小气泡被迫合并成更大的气泡。

  纳米粒子将微小的气泡扭曲成更大的气泡，它们的碰撞产生湍流强度，破坏热边界层。当使用纳米流体来改善传热时，导热性的规律是至关重要的。Jang和Choi讨论了纳米尺度对流的力学原理。

  Jang和Choi所采用的过程包括液相中分子的碰撞、纳米颗粒的碰撞、固体纳米颗粒的热扩散以及纳米尺度对流产生的纳米尺度布朗运动，与传统的施加过量液体压力来抑制两相流的方法相比，它利用纳米颗粒的功能特性改善了后者的热传递。

  水动力作用改善传热与更大的连续相回复和更低的气体流量，在气泡破裂最严重的情况下，传热系数下降到其最低值-30%。随着纳米颗粒浓度的增加，传热系数的值也在增加。研究根据结果得出，高Reh时的最佳增强值为2 g/L，而低Reh时的最佳增强值为1 g/L。

  随着浓度的增加，传热系数略有下降。在湍流环境下，通过提高气液分散体的导热系数，当微小气泡的影响减小时，传热量增加了135%。

  加入纳米颗粒迫使Uo减少微小的气泡合并成更大的气泡。纳米粒子将微小的气泡扭曲成更大的气泡，它们的碰撞产生湍流强度，破坏热边界层。在气体分散和纳米流体的存在下，由于粘度降低，流动性增加导致粘度降低。

  【1】纳萨尔，《双管空气到水热交换器的热管理》，康奈尔大学出版社，2015年。

  【2】克林辛，《论气泡柱反应器的传热机制》苏联世瑞士联邦理工大学出版社，2011年。

  【3】艾利，《Ag-CuO/水混合纳米流体的传热增强》纽约大学出版社，2008年。