混合冷剂换热器壳侧氮气冷却试验研究

混合冷剂换热器作为天然气液化流程中的关键设备,主要用于冷却/冷凝多级压缩介质(混合冷剂)。针对采用内波外螺纹管/螺旋折流板结构的海水混合冷剂换热器,以氮气作为试验介质,完成壳侧冷却试验,并将试验结果与经典传热关联式计算结果进行对比。结果表明,茹卡乌斯卡斯(Zhukauskas)流体横掠叉排管束平均表面传热系数计算关联式较适合用于计算螺旋折流板换热器壳侧冷却传热系数。研究结果为混合冷剂换热器传热与流动特性的深入研究奠定基础。     

LNG绕管式换热器壳侧两相流动压降特性的实验研究

为探究LNG绕管式换热器壳侧的两相流动压降特性,本文开展了乙烷/丙烷二元混合工质两相流体在壳侧的压降特性实验研究。其中,乙烷与丙烷摩尔配比包括0∶100、10∶90、30∶70与60∶40,干度工况范围是0.2~1.0,质流密度工况范围是(40~80)kg/(m~2×s)。实验结果表明:壳侧摩擦压降随质流密度和干度的增加而增大,且增长梯度随干度的增加而增大;在干度小于0.4的工况下,壳侧摩擦压降随乙烷摩尔分数的增加而减小;在干度大于0.6的工况下,壳侧摩擦压降随乙烷摩尔分数的增加而增大。     

换热器壳程结构的实验研究及节能分析

为对管壳式换热器不同壳程结构进行实验研究,设计建造了普通单弓形折流板圆管换热器和无折流板的椭圆扭曲管换热器实验台。通过测试换热器管壳两侧的传热系数、压降和换热量等参数,对比分析了两种不同壳程结构的换热器在相同尺寸下、相同工况的传热性能。实验结果表明椭圆扭曲管管侧的表面传热系数比普通圆管和折流板换热器均有大幅度提高,随雷诺数的增大,管内表面传热系数约为普通圆管的1.27～1.43倍,管外壳程表面传热系数约为普通圆管的1.36～1.76倍,能够有效提高换热效率。另外与传统的单弓形折流板换热器相比,壳程压降显著减小,约为折流板换热器的30～35%。椭圆扭曲管换热器既强化了管内传热,又减小了壳程压降,是一种非常有效的提高换热效率的手段。综合比较管壳侧的传热效率,发现在低雷诺数工况椭圆扭曲管换热器的节能效果更好。     

电冰箱用微通道冷凝器制冷剂侧传热与压降特性试验研究

建立电冰箱换热器试验台,对具有百叶窗翅片的微通道冷凝器制冷剂侧的传热和压降进行测试。结果表明:随着制冷剂质量流速的增加,冷凝器换热量、换热系数及制冷剂流动压降均增大,在冷凝压力为1.46MPa,制冷剂质量流速从90 kg/(m~2·s)增加到150 kg/(m~2·s)时,换热量、换热系数和压降分别增加63%,116%和166%;随着冷凝压力的升高,换热量增大,换热系数减小,在制冷剂质量流速为150 kg/(m~2·s)时,冷凝压力为1.46 MPa与冷凝压力为1.16 MPa相比,换热量增加12%,换热系数降低39%。     

套管双壳程对螺旋折流板换热器传热和阻力特性的影响

利用数值模拟法,通过改变套管双壳程内壳直径探究螺旋折流板换热器传热和阻力特性,获得其(壳侧外直径为250 mm系列的换热器)局部压力、温度及流场分布,同时分析不同内壳程管径对螺旋折流板换热器性能的影响。结果表明:合理的管径设置可以让换热器壳侧总压降最大降低比率达53.2%～55.4%,壳侧传热系数最大提升至4.32%～10.7%,内壳直径为108 mm时换热器的综合性能最好;内壳直径低于某一值(约95 mm)时,壳侧压降增长剧烈,而高于该值时,随着管径的增大,压降波动相对平缓,管径过大或过小均会弱化换热能力;套管双壳程结构虽然能有效改善螺旋折流板换热器性能,但是其管径的设置会舍弃掉部分换热管束,换热管束数量牺牲过多时,限制了换热能力的上限,即最优的管径布置也弥补不了它的换热缺陷。     

机房空调用平行流冷凝器的设计及性能测试

针对数据中心全天候空气调节需求,采用平行流冷凝器设计空调样机,在标准焓差法试验室进行性能试验。结果表明:组合式平行流冷凝器采用两进一出流程的布置方式,并以3:1比例分配扁管,冷凝效率高;制冷冷凝器和热管冷凝器间隔3~5 mm进行叠加组合,节省机组空间,优化空气侧换热效率;不同工作模式下,冷凝器均具有较好制冷能力;平行流换热器的换热系数升高与压降增大是相辅相成的,适当增加系统制冷剂循环流量能够增强换热效果。     

扇叶型折流板换热器壳程性能及传热机理的数值模拟

利用数值模拟方法比较分析了扇叶型折流板换热器及螺旋折流板换热器流动传热性能及传热机理。结果表明:两种换热器壳程流动状态相近,流体倾斜于管束流动;扇叶型折流板换热器壳程传热系数和压降大于螺旋折流板换热器;雷诺数2 500—5 500时扇叶型折流板换热器综合性能低于螺旋折流板换热器,当雷诺数大于6 500时扇叶型折流板换热器综合性能略高于螺旋折流板换热器;扇叶型折流板换热器内壳程流体要比螺旋折流板换热器中的壳程流体更早的进入充分发展阶段,导致扇叶型折流板换热性能较高;扇叶型折流板换热器壳程流体流场和温度场协同性优于螺旋折流板换热器,因此前者具有更好的对流传热性能。     

多元平行流冷凝器传热流动性能研究

平行流冷凝器空气侧采用间断型扩展表面的波纹型百叶窗翅片,制冷剂侧采用小水力直径的非圆截面微通道多孔铝制扁管,选用适合于该微尺度强化换热结构的传热和压降关联式,对某规格的平行流冷凝器建立数学模型并在一定工况下进行数值模拟.结果分析表明,制冷剂在非圆截面微通道内的冷凝过程中,表面张力对表面传热系数的强化效果明显;通过改变流程数和各流程管数来改变冷凝过程中的流通截面而达到调整流速的作用,从而可以保持较高的冷凝换热系数和较低的流动压降,与常规换热器相比具有显著的优越性.     

带螺旋折流板的中空换热器振动和传热特性分析

为改进换热器内螺旋传热元件的振动均匀性及提高换热器的综合传热性能，提出一种带有螺旋折流板(hollow helical baffle, HHB)的中空换热器，采用双向流固耦合计算方法，研究了入口流速及折流板安装位置对换热器振动及传热特性的影响。结果表明：带螺旋折流板的中空换热器可有效均衡振动特性，提高传热特性；增加入口流速，传热元件振动幅值和换热系数增大；折流板安装在换热器上部时，平均振动幅值最大，平均传热系数最小，传热均匀性最好；带螺旋折流板中空换热器的PEC(performance evaluation criteria)值大于1,实现了强化传热的效果，折流板安装在换热器的下部、上部、左部和右部时换热器的PEC值比传统螺旋弹性管束换热器的PEC值分别提高了2.04%,7.87%,1.32%和0.03%,折流板安装在上部时PEC值最大，综合传热性能最好。     

平直翅型油冷却器传热与流阻性能的实验研究

管壳式换热器以其对压力、温度、介质的适应性、耐用性及经济性,在润滑油冷却系统中广泛使用。增加管壳式换热器油侧的换热系数和换热面积是提高油冷却器性能关键因素。为了提高油冷却器的传热性能,本文采取在管外加平直翅片(以下简称PS)方式来增加油侧的换热面积。对不同PS系列的油冷却器总换热量Q、壳侧油压降ΔP_o、总传热系数K_n、综合性能K_n/ΔP_o和Q_s/ΔP_o随油流量的变化进行了实验研究,采用多元线形回归方法得出油侧传热Nu_o和摩阻系数f_o的实验关联式,其结果为设计和选择该类型的油冷却器提供了理论指导和实验支持。     

氨冰机折流杆冷凝器的传热强化研究

本文提出了卧式折流杆螺旋槽管冷凝器的理论和实验研究。通过表面张力控制冷凝模型,导出壳程传热系数计算方程式,同时也建立了亮侧两相流压降计算模型。理论研宄与实验和通过冰机氨冷凝器的工业试验结果明:折流杆冷凝器和传统冷凝器相比,其传热系数提高了0.65～1倍,壳程压降减少了3/4。     

高效传热冷凝器对提高空调机性能的试验研究

对于水冷空调机的冷凝器，采用螺旋槽锯齿管为换热管，壳程采用折流杆支撑结构，可以大大提高冷凝器的换热性能。试验表明，在额定工况下，以B22为制冷剂，与常规低肋管冷凝器相比，在换热面积减少约37.5％的情况下，空调机的制冷量增加3．7％，能效比提高8．5％。     

折流板对锥形螺旋管束壳程传热性能的影响

以锥形螺旋弹性管束(conical spiral elastic tube bundle, CSETB)换热器为研究对象，通过在换热器内增设脉动/引流折流板，以期获得具有更高传热性能的弹性管束换热设备。通过采用双向流固耦合计算方法，研究了不同壳程入口流速和不同结构方案下CSETB换热器的振动强化传热性能。研究表明，CSETB的振幅随流速的增加而增加，仅增设脉动折流板可使CSETB表现为相对大幅高频振动，同时增设脉动、引流折流板可使CSETB表现为相对大幅低频振动。增设折流板可使流体流动的规律性和温度场分布的层次性增强，且能使换热器的壳程传热能力获得大幅提高。振动能够实现强化传热，这种强化传热的程度在高流速时更明显，且增设折流板能明显提高CSETB的振动强化传热性能。此外，引流折流板的存在使换热器的综合传热性能降低。     

螺旋板壳式换热器在制冷机组冷凝器中的应用

对中海油某浮式生产储油轮上水冷空调机中冷凝器进行螺旋板壳式和管壳式的对比试验。结果表明：在换热面积相等、冷却水的进出口温度相同的条件下,冷凝温度可由管壳式的45℃降到螺旋板壳式的32℃;压缩机能耗降低13％。试验结果与理论计算结果相近。此外,由于螺旋板壳式换热器的换热芯可以外抽,用于海上制冷机组,可减少价格昂贵的特材（钛）的消耗量;用于陆上制冷机组,可实现以铝代铜,降低冷凝器的材料购置费80％以上。     

R410A在7 mm水平强化管内冷凝传热性能的实验研究

为了研究R410A制冷剂在1根光管和5根水平管内强化管冷凝换热特性,搭建一套集蒸发/冷凝于一体的水平单管换热实验台,研究变质量流速、变管型、变冷凝温度等参数对管内冷凝换热特性的影响.结果表明:保持环状流状态有利于强化传热;较大的螺旋角能够增大铜管内表面积和增加湍流效应,有利于强化传热;降低冷凝温度可以提高液相导热性能及...     

R134a在微肋管内的冷凝换热特性

本文在35、40和45℃三种冷凝温度下,对R134a在微肋管内的冷凝换热进行了实验研究。选用质量流量、冷凝温度、微肋管结构参数为变量,以总传热系数、水侧传热系数、制冷剂侧表面传热系数及压降为评价指标。结果表明:总传热系数、制冷剂侧表面传热系数、压降均随着质量流量的增加、冷凝温度的降低和管径的减小而增大,而水侧传热系数随质量流量的增加而稍有降低,冷凝温度对其值影响并不大。热阻分析时发现:随着质量流量的增加,水侧热阻占总热阻比值逐渐增加,而制冷剂侧热阻所占比值逐渐减小,但制冷剂侧热阻总小于水侧热阻;对换热器进行综合性能进行评价时,以表面传热系数与压降的比值(单位压降表面传热系数)为指标,发现该比值均随质量流量的增加呈先减小后增大的趋势,并随着冷凝温度的降低、管径的减小而增大。     

R290的管内冷凝实验研究

用实验与关联式理论计算对比的方法，研究了自然工质丙烷在外径9．52mm的铜光管、内螺纹管及内交叉肋管内的冷凝换热特性。冷凝实验的进口压力为：1079kPa(30℃)和：1369kPa(40℃)，质量流速为100，150，200，250和288kg/m^2s，进出口状态均保持饱和状态。为获取平均局部换热系数，实验管段为套管式逆流换热器结构，分为1m长四段，弯头相连。制冷剂在内管内冷凝，而10％的乙醇溶液在管间流动。实验结果与大多针对非自然工质(CFC，HCFC或HFC)建立的关联式的预测结果基本吻合。     

垂直螺旋盘管外膜状凝结换热研究

垂直螺旋盘管式冷凝器作为一种结构紧凑、高效节能的换热器已被广泛应用。但由于盘管的螺旋结构,其管外膜状凝结换热过程十分复杂。本文利用水平管束的计算模型对螺旋盘管外的冷凝换热系数进行计算,并通过试验方法对水平管束计算模型进行修正,得到垂直螺旋盘管外膜状凝结换热系数的计算公式。     

全铝钎焊式平行流冷凝器性能对比试验

对6种全铝钎焊式平行流冷凝器进行冷凝换热性能对比试验,与双排9.52mm翅片管换热器进行对比,得到风阻、冷凝能力和综合冷凝能力对比试验曲线。对比结果表明：全铝钎焊式平行流冷凝器具有较高的综合冷凝性能和单位体积换热量,部分规格的平行流冷凝器的单位迎风面积的冷凝能力高于对比用翅片管换热器。     

螺旋槽锯齿翅片管在空调机冷凝器上的应用

螺旋槽锯齿翅片管是一种新型高效冷凝换热管。试验表明，在额定工况下，以R22为制冷剂，螺旋槽锯齿翅片管冷凝器与通常使用的低肋管冷凝器相比具有较高的冷凝换热性能，在换热面积减少30％的情况下，空调机的制冷量增加3．3％，能效比提高6．9％。