管内旋流特性与传热效果的关联性分析

应用数值模拟方法对内置扭旋元件的管内旋流特性与传热效果的关联性进行研究,首次提出表征螺旋流径向流动强度的"径流数"概念及表达式,并与表征螺旋流周向流动强度的"旋流数"进行对比,获得径流数,旋流数和努塞尔数随换热管轴向位置及雷诺数变化的对应关系.研究结果表明:旋流数和径流数均与努塞尔数沿换热管轴向呈现良好的匹配关系,变化趋势和极值位置几乎相同,而径流数与努塞尔数的吻合程度更优,说明通过扭旋元件旋流特性的研究在一定程度上可以替代传热特性研究,缩短扭旋元件的研发周期;管内努塞尔数均随着雷诺数的增大而提高,而旋流数及径流数受雷诺数的影响不大,没能反映出雷诺数对传热效果的影响,应对这两个参数进一步改进,扩大其应用范围.     

无相变流体在内斜齿螺旋槽管内强化对流换热与阻力特性的实验研究

对内斜齿螺旋槽管强化传热机理进行了理论分析 .用实验方法研究了水在三种不同管径的内斜齿螺旋槽管内的流动和换热特性 ,测得了不同工况下的表面传热系数和动摩擦因数 ,拟合出所测参数范围内的动摩擦因数f和Nusselt数准则方程 ,并与相同管径光管的换热效果进行了比较 .结果表明 :无论在哪种工况下 ,内斜齿螺旋槽管的换热性能优于相同管径的光管 .     

无相变流体在内斜齿螺旋槽管内强化对流换热与阻力特性的实验研究

对内斜齿螺旋槽管强化传热机理进行了理论分析，用实验方法研究了水在三种不同管径的内斜齿螺旋槽管内的流动和换热特性，测得了不同工况下的表面传热系数和动摩擦因数，拟合出所测参数范围内的动摩擦因数，和Nusselt数准则方程，并与相同管径光管的换热效果进行了比较。结果表明：无论在哪种工况下，内斜齿螺旋槽管的换热性能优于相同管径的光管。     

螺旋槽管管内传热与流动性能的数值模拟研究

采用数值模拟方法对以空气为介质的7根螺旋槽管的传热及流阻性能进行了计算,并与圆形光滑管进行了比较.分析了螺旋槽管强化传热机理,发现其场协同程度得到改善是其传热得到强化的主要原因.同时还分析了管内Re数、槽深e、节距p以及滚球半径r对螺旋槽管换热与流阻性能的影响,结果表明:在相同流量下,节距一定时,槽深越深,换热效果越好,同时阻力也越大;槽深一定时,节距越小,流体边界层分离作用越明显,管内换热越强,流动阻力也随之增大;滚球半径对传热影响比较小,但是对流动阻力的影响却比较大.     

相变微胶囊悬浮液在螺旋波纹管内层流换热分析

为了减弱高浓度相变微胶囊悬浮液出现的导热系数低和黏度大等传热不利因素的影响,开展了相变微胶囊悬浮液在螺旋波纹管内层流流动换热的数值研究,结果表明:管道入口速度增加时,螺旋波纹管内相变微胶囊悬浮液的相变区范围增幅小于光管;和常规流体水相比,质量分数为5%～20%的相变微胶囊悬浮液的沿程局部修正努塞尔数平均增加0.4倍～3.5倍,悬浮液增强管道换热效果明显;质量分数为10%的相变微胶囊悬浮液和水相比,光管平均修正努塞尔数增加40%,螺旋波纹管平均增加了60%,螺旋波纹管凹槽对流体的扰动使相变微胶囊悬浮液强化换热优势更明显.     

螺旋槽管内流动换热场协同分析

运用数值模拟结合场协同原理,对螺旋槽管内充分发展湍流的流动和换热进行了分析。模拟以空气为工质,管壁温度恒定,分别选取了4种不同的螺纹节距和螺纹高度组成的16组结构参数。讨论了螺纹凸起,以及螺纹节距、螺纹高度变化对螺旋槽管场协同性能和强化传热能力的影响。结果表明：利用场协同原理,可以解释结构参数的变化对螺旋槽管传热效果的影响,并能够对强化传热元件的结构优化提供指导。通过对比,模拟所得Nu数与实验所得Nu数关联公式的计算结果基本一致。     

螺旋槽管管内强化传热的三维数值模拟

基于周期段模型,对不同结构参数的螺旋槽管管内流动和换热进行了三维数值模拟,得到了管内流体湍流流动的速度场和温度场的细观分布.结果表明,随着槽深增大,螺旋槽管换热性能增强的同时阻力系数也相应增大;随着螺距增大,其换热性能减弱且阻力系数明显减小.最后,结合模拟结果数据,拟合出了努赛尔数Nu和阻力系数f的相应关联式.     

旋转圆筒表面传热和传质特性实验研究

为研究旋转圆筒表面对流传热和传质特性,用微型热偶式测温和测湿探头对旋转圆筒表面的温度场和浓度场分布进行了测试.实验结果表明,旋转圆筒表面对流传热和传质特性之间存在着较好的类比性.旋转对纯传热边界层局部努塞尔数的影响规律与对传质边界层局部舍伍得数的影响规律相似;对平均努塞尔数和平均舍伍得数的影响规律也相似.当旋转雷诺数小于临界雷诺数时,旋转对平均努塞尔数和平均舍伍得数几乎没有影响,当大于临界雷诺数时,随旋转雷诺数的增大平均努塞尔数和平均舍伍得数也增大.     

偏心螺旋套管环形侧流动及换热特性数值研究

换热器作为关键设备,广泛运用于能源高效利用及能量交换等领域.其中,螺旋套管换热器是高效紧凑的流体换热设备,换热能力受流体物性、管材以及结构等因素的影响.内管偏心对螺旋套管环形侧的流动和换热特性具有重要影响.文中通过数值方法模拟了不同偏心程度的螺旋套管,探究对比了五个偏心率对应环形流道的流动阻力及换热特性.研究结果表明:偏心螺旋套管环形侧的努塞尔数(Nu_(a))和摩擦因数(f_(a))随着内管偏心率的增加分别增大和减小.当偏心率从0增加至0.8,偏心螺旋套管环形侧的努塞尔数(Nu_(a))和摩擦因数(f_(a))分别增加9.8%和减小5.1%.此外,以同心直套管环形侧为强化传热技术评价的参照,偏心率为0.8的螺旋套管换热器的环形流道的综合传热性能PEC_(a)为1.39.与同心螺旋结构相比,偏心螺旋套管环形侧的PEC_(a)增加了11.9%.     

螺旋槽管在冷凝器中的应用

本文论述了氟利昂工质在螺旋槽管外的冷凝机理，推导了氟利昂工质在螺旋槽管外的冷凝换热系数公式，给出了折流杆冷凝器中螺旋槽管束的传热系数计算实例，将其与光管传热性能对比，表明了螺旋槽管在传热强化中的优异性能，对螺旋槽管在制冷机冷凝器中的应用前景进行了简要讨论。