空气对水平管内蒸汽强制对流冷凝换热特性的影响

为了研究含空气蒸汽在水平管内强制对流冷凝换热特性,通过实验分析了空气含量及气相流速对局部换热系数的影响;分析了不同空气入口质量分数下,局部换热系数与换热管上、下壁面温度沿换热管轴向的分布规律。结果表明:局部换热系数随空气质量分数的增加而减小,而气相流速的增加会削弱空气对冷凝换热的抑制效果;与纯蒸汽冷凝不同,换热管外下壁面温度会在轴向某一位置后大于上壁面,并且随着入口空气质量分数的增加,该位置逐渐向换热管入口移动;局部换热系数沿轴向变化结果在环状流和波状流条件下存在差异,当空气含量增加时,这种差异会随之减小,使得换热管内局部换热系数轴向变化规律趋于一致。     

流体诱导新型弹性管束强化传热实验

为深入研究不同实验条件下新型弹性管束的传热特性,建立了传热综合实验台,计算得到了管束管外、管内及总传热系数随Re的变化曲线图。实验结果表明:新型弹性管束的管外平均表面传热系数基本为同Re数下的固定管束的3倍以上,强化传热效果明显。对比不同条件下的实验结果可以得出,汽-水换热条件最好、水-水换热条件次之、恒热流条件最差。原因为管内流体介质对弹性管束的振动特性影响较大,振动特性增强使得传热特性增强。     

竖直管内纯蒸汽凝结换热液膜分布及换热特性

管内蒸汽凝结换热过程中,凝结形成的液膜是影响换热效果的主要因素。针对竖直圆管内的蒸汽凝结,基于边界层理论,考虑蒸汽流动引起的剪切力,建立了液膜的物理及数学模型,对于竖直管内纯蒸汽凝结换热液膜分布规律及换热特性进行了研究。通过给定初始条件进行了计算,结果表明,液膜沿管壁向下流动过程中其厚度逐渐增加,换热性能逐渐降低。同时分析了入口蒸汽流量、入口蒸汽温度、管壁温度及管径等主要参数对换热性能的影响,且计算结果与实验相符,并优于Nusselt模型。为强化凝结换热过程的研究提供了理论基础。     

含空气蒸汽冷凝换热特性的数值模拟分析

为定量考察气体流速、壁面过冷度、换热面高度和气体压力对含空气蒸汽冷凝换热的影响,本文采用数值模拟的方法进行了分析。计算了基于COPAIN试验装置和CFD软件STAR-CCM+中的扩散理论冷凝模型,在主流流速0. 1~3 m/s、壁面过冷度4℃~50℃、换热面高度0. 5~6 m以及气体压力0. 1~0. 6 MPa的条件下讨论了冷凝换热特性。研究表明:冷凝换热系数在主流流速小于0. 5 m/s的自然对流主导区内几乎不受速度的影响,换热系数相对偏差在6. 7%以内;壁面过冷度的幂指数可用空气质量份额和过冷度的函数来表示且幂指数范围为-0. 008 3~-0. 367;换热面高度在1 m以内时对冷凝换热性能有明显影响;不同蒸汽质量份额条件下,冷凝换热系数与压力的0. 64次方成正比。通过对计算结果的分析得到了冷凝传热性能与各影响因素之间的量化关系,这对进一步认识含空气蒸汽冷凝现象有一定的指导意义。     

烟气冷凝换热过程分析

本文对烟气冷凝换热过程进行了分析 ,给出了换热壁面上珠状凝结分为三个阶段的理论模型 ,给出了三个阶段的数学描述。通过实验验证了该理论模型的实用性 ;对珠状凝结与膜状凝结进行了比较。     

钢外护管高温蒸汽真空保温管道热力计算分析

研究钢外护管高温蒸汽真空保温管道(下文简称真空保温管道)保温材料层、真空层传热机理和合理热力计算方法,是优化其保温结构并提高其保温性能的关键.进行了真空保温管道热工性能实验,并应用稀薄气体分子热运动理论,研究了真空保温管道的保温材料层和真空层传热机理,提出了不同钢外护管和工作钢管尺寸、真空层压力、热媒温度下的真空保温管道的当量导热系数和换热量计算方法,采用该方法的计算结果与实验值对比,最大偏差8.6%,最小偏差0.5%,计算结果说明该方法正确.计算真空层压力处于中、低真空下的真空保温管道的换热时不应忽略真空层中的对流换热.为获得满意的保温效果,应将真空层绝对压力控制在2 kPa以下.     

顺排翅片管束传热和阻力特性的实验研究

在一低速风洞中,对顺排翅片管束的管外换热系数和阻力降进行了实验研究。采用热管作为加热元件,而不采用传统的蒸汽锅炉,使实验设备简单并具有充分的可折换性,得到了顺排管束的实验关联式,并与叉排翅片管束的实验数据进行了比较。发现,顺排管束的换热系数约为叉排管束的(80—90)%;顺排管束的阻力降比叉排管束有明显的降低,前者约为后者的一半左右。这说明,在阻力降要求特别低的场合,采用顺排排列的翅片管束是有吸引力的。     

空气横掠叉排三维外肋管束换热及流阻特性的实验研究

对由重庆大学研制开发的新型三维外肋管叉排管束的换热及流动特性进行正交优化实验研究。实验结果表明：与光管管束相比，在Re=2900-14000范围内，三维外肋管束的换热系数增大了1.5-2.5倍，阻力增大了1－3.5倍。对实验数据进行逐步回归，得出了实验条件下的换热及流阻的准则方程式，并对肋几何参数对换热及流阻的影响进行了分析。     

饱和氮气在V型纵槽管内冷凝传热的研究

本文就V型纵槽内强化饱和氮蒸汽的冷凝换热做了理论分析与实验研究。研究表明,管内光滑表面的平均冷凝换热系数在低热流下与努塞尔的理论计算值相一致,在高热流下由于凝液波动引起层流假设的偏离,实验值比理论值高20％左右;在给定内径下,管内纵槽数目对冷凝换热效果有较大影响,当内径为20毫米,槽宽与槽深比(P/H)为2时,纵槽数为32的平均冷冷凝换热系数比管内光滑表面高三倍以上;槽数为32,36,40的平均冷凝换热系数的实验值与理论值都吻合得很好。     

双面纵向波纹管强化冷凝换热的研究

本文对六种不同波距与波深比(p/e)的余弦型纵向波纹管的冷凝换热进行了实验研究和理论分析.在本实验的条件下,波纹管的平均冷凝换热系数是光管的4～7.5倍.在2.79≤D/e≤9.85的范围内,强化效果随p/e值的减小而增大.根据大量的实验数据得到波纹管的平均冷凝换热系数随冷凝液膜Re数和p/e的变化关系.运用数值方法,结合实验,从理论上分析计算了余弦型波纹管的冷凝换热系数.计算值与实验结果和国外的研究结果吻合较好.     

外掠管束间空气-水蒸发冷却传热传质及压降特性模拟

为进一步揭示外掠管束间蒸发冷却传热传质及压降特性,综合考虑了管束壁面水膜的形成及湿空气-喷淋水间传质过程,采用DPM(Discrete phase model)与水膜耦合的欧拉-拉格朗日方法,建立了外掠管束间空气-水蒸发冷却传热传质及压降特性分析模型。首先,采用文献实验数据验证了模型的可靠性,其误差在1%范围内;然后,采用模拟方法,研究了外掠管束间传热传质及压降沿竖直高度方向的变化特征。结果表明：由于湿空气焓差和饱和空气焓差的变化,导致传质系数沿盘管高度方向发生波动,但总体呈降低趋势;在同一工况下,湿空气焓差对传质系数的影响较大,传质系数的波动主要是湿空气焓变化造成的;外掠交错管束间喷淋水膜温度并非保持恒定不变,而是随盘管高度的降低而降低,即沿下落方向液膜温度逐渐降低;交错管束底部区域喷淋水蒸发量最大,沿盘管高度方向,喷淋水蒸发量降低;喷淋水发过程主要发生在管束表面及管束尾流区,通过在管束间增加挡板或者减小管间距,可以强化管束表面及尾流区流场扰流作用,增强喷淋水的蒸发冷却作用;交错管束间传热系数在换热盘管中间稳定区域变化较小,其受进气温度、喷淋水温度及相对湿度的影响较小;交错管束间压力...     

LNG空温式气化器管束传热特性

液化天然气（LNG）空温式气化器由翅片管管束组成,以节能环保的优势在LNG中小型气化站得到广泛应用。空温式气化器管束中的单根翅片管传热会受到相邻翅片管的影响,与大空间中的单根翅片管的传热过程存在差异,传统的传热设计中往往忽略管束中翅片管的传热差异,带来较大误差。针对空温式气化器管束传热特性展开研究,对涉及流固耦合传热问题的翅片管管束进行整场建模与求解,采用混合物模型和Lee模型求解管内LNG气化传热,得到了管束中不同位置翅片管的空气侧温度场分布及传热系数,建立了空气侧传热差异系数拟合公式,并用管束空气侧传热特性实验对拟合公式进行了验证。     

绕花丝管内插物对蒸汽——空气混合物系凝结换热性能的影响

对蒸汽在竖直管内的凝结换热进行了实验研究。实验表明，含有不凝性气体（空气时，蒸汽在光管内的凝结换热性能显著下降，而当蒸汽流速增大时，下降程度减小，进一步证实了现有的理论结果。特别是，实验发现，当管内插入大空隙率花丝元件时，能显著改善不凝性气体对蒸汽凝结换热的不利影响。此结果将对非共沸制冷工质的广泛使用产生深远影响。     

圆管管束特性试验及协同分析

为分析前排绕流扰动对后排管换热及阻力的影响规律,以4列多排（2～10）管束为研究对象,建立稳定的热态流场,采用错列及顺列2种方式,分析传热及流动特性在不同管排数下的变化规律;定量分析管排数对阻力特性的影响规律,定义了管排阻力修正系数,并根据实验数据给出了其在不同管排数下的取值;根据场协同理论定义了相对场协同率的概念,用以表征不同管排数下其总体换热效率相对实际最大换热的比值。研究结果表明,管间绕流为管束换热器管排影响规律的主要原因,10排及以上管束流场均匀,管间绕流影响最小,场协同角较小,10排以内采用管排系数进行修正。     

花丝内插物强化管内凝结换热的研究

本语文对花丝内插物在管内凝结换热的强化作用进行了理论机理分析和实验研究，旨出大空隙率花丝元件在流动阻力增加不大的情况下，可使管内流动提前诱发湍流并强化凝结换热，使竖直管内临界液膜雷诺数比光管下降一个数量级，凝结换热系数比光管高３倍以上，同时花丝内插物可在低换热温差下实现高换热量，这对大量低温热源的利用、节能技术、提高能源利用率等有重要的工程意义，本文将根据实验研究结果给出其模拟准则方程和较佳花丝几     

Condensation heat transfer characteristics of vapor flow in vertical small-diameter tube with variable wall temperature

To explore the condensation characteristics of vapor flow inside vertical small-diameter tubes, the classical Nusselt theory is revised and an analytical model with variable tube wall temperature is established by considering the effect of surface tension exerted by condensate film bending as well as the effect of shear stress on vapor-liquid interface. The effects of various factors including tube wall temperature and gravity on flow condensation in small-diameter tubes are analyzed theoretically to show the heat transfer characteristics. Comparison with the experimental data indicates that the proposed analytical model is fit to reveal the fundamental characteristics of flow condensation heat transfer in vertical small-diameter tube.     

振动流化床浸没水平管局部传热特性的研究

对振动流化床水平换热管的局部传热系数进行了实验研究,结果表明,水平换热管局部传热系数受流化气速、振动频率及振幅的影响。通气与不通气两种情况下,振动对局部传热系数的影响表现出不同的规律。振动流化床水平换热管的传热系数随颗粒粒径的增大而减小。     

管内插入螺旋线的降膜蒸发传热性能研究

提出了管内插入螺旋线的竖管降膜蒸发传热强化方法，并通过实验探讨了液膜雷诺数、传热温差和螺旋线插入物的结构参数对降膜蒸发传热性能的影响。结果表明，插入螺旋线与光管相比，传热膜系数可提高20％以上。     

开缝宽度对H型椭圆翅片管束换热及流动的影响

以不同开缝宽度的H型翅片椭圆管束为研究对象,利用FLUENT软件对顺排H型翅片椭圆管束的传热特性和阻力特性进行了数值研究。研究表明,在速度小于8 m/s时,不开缝的翅片换热效果最好,但在速度较大时换热最差;开缝宽度为5 mm的翅片管束因为"气塞",换热较差,动量损失率较大,实际生产应用中应尽量避免;开缝宽度为15 mm的翅片管束换热较好,动量损失率也较低。