斜针翅管套管换热器壳程传热与压降的数值模拟

以水-柴油换热为对象,对直针翅管和斜针翅管套管换热器的壳程传热与压降性能进行了实验研究与数值模拟。采用Fluent软件模拟了柴油在直针翅管和斜针翅管套管换热器壳程层流流动时的流场、温度场以及传热与压降性能。结果表明,在相同流动条件下,直针翅管与光管套管换热器的总传热系数K的比值模拟值与实验值吻合较好。同时分析了斜针翅管纵向流流动特性,压降低于直针翅管换热器,强化传热为光管的1.5～2倍,并设计应用于炼油换热器中。     

斜针翅管强化传热管的数值模拟

采用Fluent软件,以水和柴油为换热对象,利用三维模型对柴油在3种不同规格的直针翅管、30°和45°的斜针翅管套管换热器壳程层流流动时的温度场、压降及传热性能进行了模拟;并将斜针翅管与光滑管和直针翅管的结果进行比较。模拟结果表明,壳程为柴油时,针翅管的压降为光滑管的1～3倍,总传热系数约是光滑管的1.7～2.7倍;与直针翅管相比,斜针翅管的总传热系数提高约20%;斜针翅能使传热膜的系数增大,压降降低。     

钉头形状对钉头管阻力性能的影响

对圆柱形、椭圆形及滴形钉头对钉头管阻力性能的影响进行了实验研究，分别给出了计算３种形式钉头管阻力系数的实验关联式。实验结果表明，滴形钉头管的阻力最低。     

钉头开头对钉头管阻力性能的影响

对圆柱形，椭圆形及滴形钉头对钉头管阻力性能的影响进行了实验研究，分别给出了计算３种形式钉头管阻力系数的实验关联式。实验结果表明，滴形钉头管的阻力最低。     

内置自旋扭带换热管流阻的计算

对内置自旋扭带换热管内流体运动以及压力降进行了理论分析。内置自旋扭带换热管的轴向流体阻力由2部分组成,一为管内流体与管壁间的摩擦力(即阻力),二为流体与自旋扭带摩擦力的轴向分量。着重研究后者,得到其表达式Δp1;安装了自旋扭带换热管的流体压力降Δp为Δp1与未安装自旋扭带换热管的流体压力降Δp2之和,从而推导出内置自旋扭带换热管流体压力降Δp的理论计算式。进行了内置26个型号自旋扭带换热管的流阻试验,理论计算值与试验结果一致。     

针翅管换热器数值模拟与针翅优化

为了提高针翅管的传热效果,对针翅的长度、直径、间距和倾角等参数进行最优组合,对针翅结构进行优化设计。采用正交设计方法,分别模拟9组针翅管的压降及传热性能,流体介质为水-柴油,物性参数为等效温度下的常量。结果表明,针翅管有较大的扩展表面,且针翅对流体有扰动作用,能大幅度地提高外传热膜系数;在所选针翅传热性能的4个影响因素中,针翅纵向间距是最敏感的。最后从理论上指出下一步强化传热的发展趋势,即改变纵向间距或改变针翅间的倾斜角度。     

太阳棒斜针翅管传热优化试验

瑞典SUNROD公司开发生产的太阳棒（SUNROD）针翅管,由 于 它具有扩大传热面积、增强流体湍流度及提高传热系数等性能,得到了传热界的关注。对12 种不同结构的针翅管进行传热与压降试验,得出传热与压降关系。并以此为基础,取单位传 热量下,针翅体积和针翅管体积的规划和作为目标函数,对针翅管结构参数进行优化设计, 并用惩罚函数法和鲍维尔法,通过编程计算,得到了不同操作条件下针翅结构的最优化方案 ,既节省了材料,又满足了换热器紧凑性的要求。     

斜针翅管强化传热元件的研究与应用

斜针翅管强化传热元件是一种适用于强化低雷诺数流体换热的新型高效传热元件。介绍了由该种强化传热元件与其他传热管组成的混合管束的强化机理与实际应用。     

单头W形旋流管的优化设计及分析

通过对W形旋流管的优化设计 ,使旋流管的结构参数得到合理匹配 ,以达到更高的能量传递速率 ,并使换热系统的综合性能最优。以性能指标 (Nu/Nu0 ) /(ξ/ξ0 ) 1/3来评价旋流管的强化传热热力性能 ,推导出了其目标函数和约束方程 ,用复合形法结合每一步对满足约束条件进行寻优 ,从而求出其最佳结构参数的匹配 ,为W形旋流管设计提供了理论依据。优化计算表明 ,旋流管换热系统的传热 -阻力综合性能指标优于光滑管换热系统 ,旋流管的螺距、槽深对旋流管换热系统的传热、压降、功率消耗等影响很大 ,但是小螺距、适当槽深的旋流管的综合性能是优良的     

内插自振弹簧换热管传热性能试验研究

对6种不同几何参数的内插自振弹簧换热管和光管的传热及阻力特性进行了试验研究,结果表明,内插自振弹簧换热管的存在增加了对流体流动的扰动,破坏了管内侧的层流层,起到了扰流作用,提高了换热管的换热能力。内插自振弹簧换热管强化传热综合性能Nu/ξ1/3是光管的1.03～3.21倍,强化传热综合性能优于光管。     

Sunrod针翅管的优化与强化传热性能研究

介绍了Sunrod针翅管技术的优化理论分析、优化性能试验研究以及不同结构的Sunrod针翅管的对比试验 ,获得了传热系数与压降计算关联式。最佳参数的Sunrod针翅管与螺纹管对比 ,强化传热最高可达 2 5 7～ 2 93倍 ,压降为光管的 4～ 5倍。     

几种翅片管单管管外放热及气流阻力的试验研究

通过对矩形翅片滴形管、矩形翅片椭圆管等几种翅片管管外放热和气流阻力的试验研究,以及对其单位换热面积和单位压降的传热量的分析比较,得出了矩形翅片滴形管为最佳的结论。文中还提出了翅片管单管放热的准则式和阻力系数准则式。     

内置螺旋弹簧换热管的换热研究

采用自行设计的套管传热实验装置及流程 ,进行了内置螺旋弹簧换热管的换热性能实验研究。实验研究结果表明 ,换热管内置螺旋弹簧时总的传热系数K值比无弹簧时要大 ,说明内置弹簧可提高换热效果 ,且弹簧振动时 ,传热系数达到最大 ;在相同当量流量情况下 ,换热管内置弹簧可明显增加管内阻力降 ,且阻力降受弹簧刚度和长度影响 ,但弹簧振动时阻力降趋于一致 ;弹簧与换热管内壁的摩擦可缓解管内壁结垢 ,实现换热器的长期高效运行     

高温热管翅强化管内对流换热研究

为研究高温热管翅强化传热的性能 ,对带有热管翅片的单管进行了实验研究 ,给出了实验传热系数曲线及其准则关系式 ,并与光管换热关联式进行比较 ,结果表明用热管翅做翅片强化管内换热效果明显 ,其传热系数远高于光管内的传热系数     

气体缩放管传热优化及其肋高确定

对光滑圆管与粗糙管内的湍流流动及传热边界层进行了分析,通过实验比较了三种不同肋高（1.1,1.25,1.6mm）的气体缩放管的热阻力性能以及传热综合因子随雷诺数（Re）的变化关系.结果表明,在气体换热的场合下,在直径为44mm的缩放管中,肋高为1.25mm时,粗糙高度与流动过渡区的厚度相当,可获得缩放管的最佳综合传热性能,其传热性能与肋高为1.6mm的缩放管相当,而阻力与肋高为1.1mm的缩放管相比升幅不大;肋高为1.1mm的缩放管未能对边界层造成充分扰动,强化传热性能不佳;肋高为1.6mm的缩放管对湍流主区产生了扰动,阻力升幅过大.     

斜针翅管强化换热器的研究

介绍斜针翅换热器针翅温度场、传热系数和压降的计算方法,并根据理论研究与试验数据得出形式简单、使用方便的半经验计算公式。对斜针翅管与光管、螺纹管进行了设计方案比较,结果认为在管外介质为高粘度流体时,使用斜针翅换热器强化传热效果较好,不仅可减少设备投资,还可降低操作费用。     

太阳棒针翅管的传热模型及数值解

介绍了Ｓｕｎｒｏｄ太阳棒针翅管在沿针翅长为变传热膜系数情况下的针翅温度场理论分析、数值法求解以及试验研究。理论分析既便于工程应用，又具有通用性，也适用于通常的无相变销钉长为５～８ｍｍ的钉头管。以沿针翅长沸腾介质为变传热膜系数的池沸腾传热为例，进行了试验、实测和实例计算，两者相符，且其强化传热比光管提高了１．２３～１．７５倍     

内置左右旋螺旋叶片转子换热管强化传热实验

在传热及阻力特性实验装置上对内置左右旋螺旋叶片转子换热管的传热及阻力特性进行实验。换热实验管段是由2 m长的外管(φ57 mm×3.5 mm)和内管(φ25 mm×0.5 mm)组成的套管。实验结果表明,内置左右旋螺旋叶片转子换热管的努塞尔数(Nu)约是光管的2.5倍,阻力系数(f)约是光管的2倍;间距比为2的内置左右旋螺旋叶片转子换热管的Nu最大,间距比为3的次之,间距比为1的最小;间距比为1的内置左右旋螺旋叶片转子换热管的f最大,间距比为2的次之,间距比为3的最小;间距比为3的内置左右旋螺旋叶片转子换热管的综合性能最高,间距比为2的次之,间距比为1的最低。     

矩形通道内扰流柱形状对阻力特性的影响

对空气横掠矩形通道中圆柱形、椭圆形及滴形叉排扰流柱的流阻特性进行了实验研究及比较。讨论了扰流柱形状、排数、排列方式及雷诺数对阻力的影响。结果表明，滴形扰流柱的阻力系数最小，椭圆形次之，圆柱形最大。     

针翅管表冷器传热性能试验及其强化传热特性

介绍了新型整体翅片管及其表冷器的强化传热试验,获得了针翅侧空气传热膜系数与压降以及表冷器总传热系数与翅侧压降之间的关系.与常见的JW10-4型和KL-1型表冷器相比较,针翅管表冷器总传热系数可提高40%～80%,而翅侧压降减少30%.