热质传递与热系统研究室

工程热物理研究所

        清华大学热质传递与热系统研究室(HT2S)是清华大学低碳能源实验室、热科学与动力工程教育部重点实验室和二氧化碳利用与减排北京市重点实验室的重要组成部分,是我国培养从事能源开发与利用、环境保护、清洁燃烧、能源利用系统及设备的优化与仿真、动力工程及控制等领域高级人才的重要基地,也是进行上述领域科学研究、学术交流和高技术研发的重要基地。HT2S课题组多年来承担并完成了包括国家杰出青年科学基金、教育部科学技术重大项目、国家自然科学基金重点项目、863、973等多个科研项目的研究,并积极开展国际合作,完成了中俄合作研究、英国皇家学会与中国国家自然科学基金委员会合作、科技部国际科技合作与交流专项经费等一系列国际合作研究项目。研究团队发表被SCI检索论文120余篇,被SCI他人引用1000余次;申请发明专利28项(15项已授权)。获国家自然科学奖二等奖1项(2014年)、高等学校科学研究优秀成果奖(科学技术)自然科学奖一等奖1项(2012年)、教育部提名国家科学技术奖自然科学奖二等奖1项(2006年)、国家教委科技进步奖(甲类)二等奖1项(1997年)。

         HT2S课题组在微细多孔介质中流体流动与对流换热、强化换热与紧凑式换热器、发汗冷却与气膜冷却、超临界流体在微细管道及多孔结构中的对流换热、纳米尺度薄膜与颗粒及纳米结构中的热传递、跨临界二氧化碳汽车空调系统、综合利用太阳能及空气源/地源的跨临界二氧化碳热泵热水与制冷系统等方面开展了许多富有成果的研究工作。可以在煤层气甲烷/二氧化碳竞争吸附实验研究方面发挥重要的作用。在常规尺度与微/纳尺度多孔介质中流动与换热、超临界压力流体在微细直管道与多孔介质中对流换热、CO2地质封存中超临界CO2在含水层中的迁移等方面取得了创新性成果。深入研究并揭示了多孔介质与微/纳结构中流动和热质传递机理,在与本项目的相关研究方面积累了丰富的研究经验,建立了良好的实验研究与数值计算的基地。

多孔介质中流动与热质传递

研究背景:

  • 多孔介质中的热传递广泛存在于自然界与众多重要技术领域中,是传热领域的学术前沿和热点
  • 航天航空、先进核反应堆、燃料电池、地下能源资源开采等高新技术的发展,对多孔介质中热传递机理的研究提出新的挑战:极高热流密度加热和强内部热源引起的局部非热平衡效应、多孔介质结构尺度的微纳化以及多孔介质内工作流体的多样性,亟需发展新的理论、模型和方法

研究成果:

1、揭示出影响多孔介质中对流换热的本质是多种因素间的竞争机制,提出颗粒直径对多孔介质对流换热影响判据

图1  微多孔介质中流体-固体内部换热努谢尔特数      

       得到气体在微米孔内换热系数低于宏观尺度经典理论值的物理条件。发现努森数大于0.01时,速度滑移和温度跳跃使气体在微多孔内部对流换热减弱。提出微多孔中流-固对流换热系数计算模型。建立起完整的微多孔介质对流换热局部非热平衡模型

2、建立了多因素耦合影响的多孔介质对流换热局部非...

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