基于Fluent螺旋扁管强化传热特性的模拟研究

螺旋扁管是以椭圆直管为基础,通过旋转螺旋而成型的一种新型高效强化传热管型。采用数值模拟的方法对不同结构参数的螺旋扁管进行了研究,分析了螺旋扁管内介质流场状况、传热及流阻特性。由模拟结果可知,螺旋扁管的传热性能优于椭圆管和圆直管,且扭曲和压扁程度对螺旋扁管的传热性能影响较大。     

螺旋扭曲扁管换热器的研究进展与工业应用

根据对流传热的场协同理论和螺旋扭曲扁管换热器的特殊结构,深入分析了螺旋扭曲扁管换热器的综合性能。回顾了螺旋扭曲扁管换热器在国内外研究进展情况,并对影响其综合性能的各影响因素进行了讨论,同时介绍了螺旋扭曲扁管换热器国内外工业应用实例。并对螺旋扭曲扁管换热器的进一步研究进行了展望。     

海上聚驱油田超声波螺旋扁管换热器工艺设计及现场试验

针对海上注聚油田,如SZ36-1油田、LD5-2油田、LD10-1油田,原油系统换热器堵塞严重,引起换热器换热周期缩短,换热器清洗频繁的问题,研发了超声波螺旋扁管换热器工艺,并在绥中陆地终端进行了现场试验。该工艺集超声波的空化作用、振动作用、热作用以及螺旋扁管的强化传热、防垢除垢作用于一体,使得超声波螺旋扁管换热器在对含聚原油加热过程中,能够避免目前换热器出现的问题。现场试验表明,超声波螺旋扁管换热器工艺对提升含聚原油温度的效果十分明显,且没有结垢堵塞现象。     

非共沸混合物冷凝器的传热强化

通过对螺旋隔板和花瓣管在冷凝过程中的强化传热性能 分析,从理论上阐明了由螺旋隔板与花瓣管配搭形成的冷凝器可有效地强化非共沸混合物蒸 汽的冷凝传热。     

非共混沸合物泠凝器的传热强化

通过对螺旋隔板和花瓣管在冷凝过程中的强化传热性能分析,从理论上阐明了由螺旋隔板与花瓣管配搭形成的冷凝器可有效地强化非共沸混合物蒸汽的冷凝传热。     

基于强化传热的扁平螺旋管结构优化数值模拟研究

基于强化传热技术,以光滑椭圆管为基本研究对象,对比不同扁平度n及导程S的扁平螺旋管,通过合理的简化与假设,采用计算流体力学（CFD）的方法对扁平螺旋管进行数值模拟研究,以期为该换热设备结构优化设计及实际工程应用提供参考。研究证明：扁平螺旋管与光管对比,扁平螺旋管内产生了明显的旋流运动,促进了流体在垂直于轴向方向的混合,使得管内流体的轴向速度增大,且这种混合使得换热管边界层厚度变薄,保持了较高的温度梯度,达到了强化传热的目的;扁平螺旋换热管的旋转程度越大（即相同的截面尺寸,S越小）,换热管的强化换热的性能越好,但换热管内流体介质的流动阻力也相应越大,所以导程S在84～150之间为扁平螺旋管导程的优选区间;扁平螺旋管的压扁程度不一定越扁越好,当换热管的扁平度过大时,会导致扁平螺旋管的努塞尔数Nu急剧下降,压降△P急剧增加,使得换热管的强化换热效果降低,而当换热管的扁平度过小时,努塞尔数Nu和压降△P变化缓慢,对换热管的强化换热影响较弱,所以扁平度n的最佳选择是0.7～1.4。     

螺旋隔板换热器的研究现状及应用

螺旋隔板换热器主要包括两种不同类型的结构形式,即没有中心管的非整体连续的螺旋隔板换热器和有中心管的整体连续的螺旋隔板换热器.总结了国内外学者对螺旋隔板换热器所做的主要研究工作,包括壳程流体的动力学研究、传热与压降性能研究和数值模拟,并介绍了整体连续型螺旋隔板强化管换热器在工业中的应用.最后,对螺旋隔板换热器的下一步研究工作进行了展望.     

强化相变传热换热管束的制造技术

强化传热技术已广泛应用于石油、化工领域的管壳式换热器中。本文从强化传热的机理出发，对螺旋槽管、烧结型表面多孔管强化冷凝和沸腾传热换热管束的结构特点、制造工艺、强化效果进行了详细的分析，为该类高效节能换热器的广泛工程应用提供了设计依据。     

中冷器冷却扁管管内传热及流阻性能研究

为解决汽车空-空中冷器冷却扁管最优换热性能的问题,运用FLUENT软件,建立了4种不同断面结构的冷却扁管导热和管内流动换热耦合数学模型,采用CFD方法对该传热问题进行了数值模拟计算.将数值计算的传热努塞尔特数与Gnielinski传热关联式、摩擦因子f与Webb实验关联式、Filonenko经验公式、Blasius关联式进行了对比;良好的结果吻合性验证了数值计算方法的正确性;通过4种冷却扁管换热因子j和流动摩擦因子f的对比分析,提出了冷却扁管综合性能的评价方法(jlf)1/3.研究结果表明,采用无量纲因子(jlf)1/3方法评价口琴式冷却扁管具有最优换热性能,斜撑式冷却扁管次之,从而可为汽车空-空中冷器结构设计或匹配选型提供重要的理论依据.     

一种螺旋盘管的优化设计

为了提高国产大流量除冰液加热系统的效率,选择系统中的主要加热元件光滑螺旋盘管(简称光滑盘管)进行优化。优化方法是螺旋盘管管壁向内凸起形成环形肋,新管称为横纹螺旋盘管(简称横纹盘管)。采用数值模拟研究了横纹螺旋盘管的传热特性,结果表明:横纹盘管比光滑盘管传热性能更好,当环形肋深度在0.05D~0.075 D(D为管截面直径)范围时,横纹盘管传热强化效果较优。     

横纹槽管内插扭带复合强化传热的试验研究*

不同强化传热方式的复合会产生不同的传热效果,通过试验将不同扭率的扭带与同一规格横纹槽管复合强化传热的效果进行对比。试验以高黏度的导热油为工质,在500<Re<7 000、50<Pr<180的参数范围内,研究复合强化管的Nu数和阻力系数f随着Re数的变化情况,通过多元线性回归得到Nu数和f的关联式,并以强化传热性能评价指标(Performance evaluation criteria,PEC)值为标准评价其综合换热性能。结果表明：相同扭率下,复合强化管的阻力系数是光管内插扭带阻力系数的2~5倍,Nu数是光管内插连续扭带的1~4倍。随着Re数的增加,扭率Y对复合强化管的Nu数值影响越来越小。层流工况下,复合强化管的综合换热性能指标PEC值随Re数的增加而增加,且与扭率Y成负相关;过渡流工况下,复合强化管的PEC值都随Re数的增加而减小,扭率Y为5.21时的复合强化管综合换热效果最好。     

扭曲管管内传热及流动特性数值模拟

扭曲管是应用于制冷行业中新型管壳式换热器的高效换热管,强化了管内传热,壳程不设折流板以降低壳程流阻。本文通过数值模拟研究了扭曲管管内传热及流动特性。通过建立不同规格的扭曲管物理模型,得出扭曲管的扭曲程度S/de越小、截面压扁程度Ai/Bi越大,扭曲管的强化传热性能就越好,但是同时流阻也会增大;反之则相反。     

螺旋扭曲膨胀管油冷却器壳程传热及压降性能试验研究

通过搭建试验测试平台测试了螺旋扭曲膨胀管油冷却器壳侧传热及压降性能,并与传统的折流板式油冷却器进行了性能对比。结果表明,螺旋扭曲膨胀管油冷却器传热和压降性能都优于传统折流板油冷却器;在相同的压降下,螺旋扭曲膨胀管油冷却器的壳程传热系数是传统折流板式油冷却器的2³倍,综合性能有明显的优越性。根据试验结果拟合出了螺旋扭曲膨胀管油冷却器壳程传热系数和压降与壳程流速的关系式,为后续螺旋扭曲膨胀管油冷却器的推广应用提供参考。     

闭式冷却塔空冷传热性能的试验研究及优化运行

搭建了扭曲管闭式冷却塔的换热实验平台,在空冷模式下通过测试在不同风机频率以及风机频率固定时不同的管内流体进口温度、空气干球温度情况下闭塔的传热性能、流动阻力和能耗,得到了风机频率、管程体积流量以及管程进口温度、环境温度对综合传热性能和空冷传热量的影响,进而得出优化闭塔空冷换热的方式,并推导出在不同的季节温度下最合理的运行方式。同时本试验拟合了风机频率和风机功率等与迎面风速的试验关联式以及空冷管外空气的传热系数试验关联式,对扭曲管式闭式冷却塔的优化设计有一定的指导作用。     

R410A在内螺纹强化管管内冷凝的传热性能试验研究

为了研究水平强化单管的管内冷凝性能,搭建了实验台。研究了在冷却水量不变的情况下,R410A在不同冷凝温度(35℃和40℃)和不同管径(5mm和9.52mm)下的换热情况。结果表明:总换热系数和压降随工质质量流量的增大而增大,质量流量对管内换热系数影响不是很大。冷凝温度40℃,5mm铜管的换热系数最高;冷凝温度40℃,9.52mm铜管的压降最小。     

新型高效扭曲管双壳程换热器的研制

应用计算流体力学模拟了不同扭距下扭曲管的传热性能。通过实验室测试并比较扭曲管换热器和弓形折流板换热器的传热性能差异;介绍了扭曲管双壳程换热器的结构设计创新。通过工业试验产品在某厂的成功应用,验证了该新型高效扭曲管双壳程换热器的综合强化传热能力比传统折流板换热器提高30％～40％,节能效益显著,工业应用前景广阔。     

壳程螺旋扭片强化传热试验研究

采用自行设计的试验装置和流程,对壳程插入不同节距及开孔的螺旋扭片管束和纯光管管束换热器进行了壳程传热及流阻对比试验,分析了螺旋扭片对壳程传热性能的影响。结果表明,螺旋扭片的节距和开孔对壳程传热性能均有较大影响,但对壳程阻力影响不大;试验范围内,当8000Reo17000时,L=140 mm,d=0的螺旋扭片管束换热器综合性能最好。     

Enhanced tubing thermal performance for innovative MSF system

Existing MSF systems experience severe mechanical difficulties due to fouling deposited inside the bore of the condenser tubes. The idea of replacing smooth tubing with enhanced tubing is discussed for innovative design. Performance analysis between enhanced and plain tubes is investigated experimentally, using a simulated design test rig. The study is performed for corrugated and smooth resemblance aluminum-brass tubes of 1100 mm length and 23 mm bore. Pumping different coolants as steady transition/turbulent flow, fresh water and authentic brine are conducted to simulate actual environmental conditions. Three different flow velocities are examined: 0.1, 0.1645, and 0.2398 m/s. Comparing results of the brine with that of fresh water shows the effects of fouling on significantly lowering values of overall heat transfer coefficient versus time. The results confirm that the smooth tube has a greater fouling tendency than the corrugated tube. The effect of fouling is reduced as flow speed increases, and consequently, the asymptotic value of overall heat transfer coefficient U* increases. Values of U* for the enhanced tube are much higher than that of the smooth tube. The highest difference occurs at velocity 0.2398 m/s by a factor of about 1.5. Overall, by utilizing real brine, the results proved that heat performance of the employed corrugated tube is superior to the plain, over the studied time period, 140 hrs, and on the studied range of flow speeds.     

Some aspects of experimental in-tube evaporation

The heat transfer characteristics of refrigerant-oil mixture for horizontal in-tube evaporator have been investigated experimentally. A smooth copper tube and a micro-fin tube with nominal 9.5 mm outer diameter and 1500 mm length were tested. For the pure refrigerant flow, the dependence of the axial heat transfer coefficient on quality was weak in the smooth tube, but in the micro-fin tube, the coefficients were 3 to 10 times greater as quality increases. Oil addition to pure refrigerant in the smooth tube altered the flow pattern dramatically at low mass fluxes, with a resultant enhancement of the wetting area by vigorous foaming. The heat transfer coefficients of the mixture for low and medium qualities were increased at low mass fluxes. In the micro-fin tube, however, the addition of oil deteriorates the local heat transfer performance for most of the quality range, except for low quality. The micro-fin tube consequently loses its advantage of high heat transfer performance for an oil fraction of 5%. Results are presented as plots of local heat transfer coefficient versus quality.