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    熱質傳遞與熱系統研究室

    工程熱物理研究所

            清華大學熱質傳遞與熱系統研究室(HT2S)是清華大學低碳能源實驗室、熱科學與動力工程教育部重點實驗室和二氧化碳利用與減排北京市重點實驗室的重要組成部分,是我國培養從事能源開發與利用、環境保護、清潔燃燒、能源利用系統及設備的優化與仿真、動力工程及控制等領域高級人才的重要基地,也是進行上述領域科學研究、學術交流和高技術研發的重要基地。HT2S課題組多年來承擔并完成了包括國家杰出青年科學基金、教育部科學技術重大項目、國家自然科學基金重點項目、863、973等多個科研項目的研究,并積極開展國際合作,完成了中俄合作研究、英國皇家學會與中國國家自然科學基金委員會合作、科技部國際科技合作與交流專項經費等一系列國際合作研究項目。研究團隊發表被SCI檢索論文120余篇,被SCI他人引用1000余次;申請發明專利28項(15項已授權)。獲國家自然科學獎二等獎1項(2014年)、高等學校科學研究優秀成果獎(科學技術)自然科學獎一等獎1項(2012年)、教育部提名國家科學技術獎自然科學獎二等獎1項(2006年)、國家教委科技進步獎(甲類)二等獎1項(1997年)。

             HT2S課題組在微細多孔介質中流體流動與對流換熱、強化換熱與緊湊式換熱器、發汗冷卻與氣膜冷卻、超臨界流體在微細管道及多孔結構中的對流換熱、納米尺度薄膜與顆粒及納米結構中的熱傳遞、跨臨界二氧化碳汽車空調系統、綜合利用太陽能及空氣源/地源的跨臨界二氧化碳熱泵熱水與制冷系統等方面開展了許多富有成果的研究工作。可以在煤層氣甲烷/二氧化碳競爭吸附實驗研究方面發揮重要的作用。在常規尺度與微/納尺度多孔介質中流動與換熱、超臨界壓力流體在微細直管道與多孔介質中對流換熱、CO2地質封存中超臨界CO2在含水層中的遷移等方面取得了創新性成果。深入研究并揭示了多孔介質與微/納結構中流動和熱質傳遞機理,在與本項目的相關研究方面積累了豐富的研究經驗,建立了良好的實驗研究與數值計算的基地。

    多孔介質中流動與熱質傳遞

    研究背景:

    • 多孔介質中的熱傳遞廣泛存在于自然界與眾多重要技術領域中,是傳熱領域的學術前沿和熱點
    • 航天航空、先進核反應堆、燃料電池、地下能源資源開采等高新技術的發展,對多孔介質中熱傳遞機理的研究提出新的挑戰:極高熱流密度加熱和強內部熱源引起的局部非熱平衡效應、多孔介質結構尺度的微納化以及多孔介質內工作流體的多樣性,亟需發展新的理論、模型和方法

    研究成果:

    1、揭示出影響多孔介質中對流換熱的本質是多種因素間的競爭機制,提出顆粒直徑對多孔介質對流換熱影響判據

    圖1  微多孔介質中流體-固體內部換熱努謝爾特數      

           得到氣體在微米孔內換熱系數低于宏觀尺度經典理論值的物理條件。發現努森數大于0.01時,速度滑移和溫度跳躍使氣體在微多孔內部對流換熱減弱。提出微多孔中流-固對流換熱系數計算模型。建立起完整的微多孔介質對流換熱局部非熱平衡模型

    2、建立了多因素耦合影響的多孔介質對流換熱局部非...

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