波纹管传热及阻垢性能实验

根据强化传热理论,应用套管式换热实验台,选择基管外径分别为25 mm的光管和波纹管换热器进行传热性能及阻垢性能实验.实验结果表明:波纹管的总传热系数是光管传热系数的1.1~1.2倍;光管的污垢热阻比波纹管的污垢热阻约高出35%.     

波纹管传热与污垢特性的实验研究

采用对比的实验方法对波纹管和光管的流动、换热和污垢特性进行了研究。实验结果表明:对于相同公称直径的波纹管和光管,在相同流量时,波纹管的流动阻力系数和压降比光管大,但波纹管具有结垢速度慢、诱导期长、污垢热阻渐近值小的优点,而且波纹管在结垢前后都有良好的强化传热性能。     

波纹管传热与污垢性能的实验研究

先进行了波纹管及光管的传热性能实验，得出了波纹管管内强制对流换热关联式，在流速0．24m/s，硬度800mg/L，管侧水浴加热温度60℃条件下，进行了两者CaCo3加速析晶污垢的对比实验。结果表明，波纹管不仅有较好的传热性能，还有较好的阻垢性能。     

内置螺旋叶片转子换热管传热及污垢性能

在相同管长,相同管径及相同实验工况下,对内置螺旋叶片转子换热管和光管进行换热实验,研究了该两种换热管的传热性能,并对比分析实验后两种换热管的污垢沉积厚度,最后利用FLUENT软件研究内置螺旋叶片转子换热管和光管的z=290 mm、z=710 mm两处截面的污垢分布.结果显示:在同样的条件下,内置螺旋叶片转子换热管比光管具有更好的传热性能,前者的传热系数大约是后者的1.3倍左右;相对于光管螺旋叶片转子换热管的传热效果趋于稳定;螺旋叶片的换热管内部污垢沉积分布均匀,并且叶片转子两端区域的污垢沉积分布大致一样;光管内整体污垢分布不太均匀,同一截面处顶端污垢厚度明显大于底端;从光管的入口到光管的出口,颗粒的污垢沉积厚度逐渐增大.内置螺旋叶片转子换热管相对于光管具有良好的抗垢特性,提高了传热效率.     

螺旋槽管的污垢特性及其防垢性能实验研究

通过实验测定了螺旋槽管内的结垢情况,并与光滑管进行了比较.实验中定时测定了螺旋槽管和光滑管的传热阻力,分别描绘了螺旋槽管和光滑管的结垢曲线.实验结果显示轧槽管的污垢热阻约为光滑管的0.52～0.88倍.与光滑管相比,螺旋槽管具有较低的污垢热阻,且热阻与时间的关系能够用污垢曲线模型具有蕴育期来解释.实验结果显示螺旋槽管的污垢渐近线值约为光滑管的52%～70%,并且污垢热阻随着流速增大显著减小,螺旋槽管的污垢热阻是流速的强函数.当其它参数不变,流速从0.25 m/s 增大到 0.75 m/s时,污垢热阻减小到原来的66.7%.努塞尔特准数值约为光滑管的1.8倍.     

温度对黏液形成菌污垢特性的影响

为了探讨温度对黏液形成菌污垢特性的影响,对不同入口温度和不同水浴温度条件下黏液形成菌在不锈钢光管中的污垢特性进行了实验研究。结果表明:随着入口和水浴温度的升高,诱导期时间缩短,污垢热阻达到渐近值所需时间减少。在实验温度范围内,入口温度为30℃时污垢热阻渐近值最大,35℃时次之,25℃时最小。所以,污垢热阻渐近值随着水浴温度的升高而减小。     

纳米涂层在污水源热泵中的抗垢性研究

采用新型纳米抗垢涂料是解决城市原生污水冷热源系统污垢的有效措施之一.通过工程现场的实验,对XK-368钛纳米聚合物换热器专用涂料涂层管在污水冷热源系统中抗垢性能进行了测试.结果表明,在工程应用范围内,相同工作条件下,系统污垢达到稳定时纳米涂层管换热热阻约为普通无缝钢管的50%;结垢时间常数约为普通无缝钢管的2.5倍.表现出良好的抗垢性能.     

管内颗粒污垢特性分析

为了研究强化管管内污垢特性,选取一组直肋管与光管管内颗粒污垢实验进行了分析,对光管和不同几何设计的3种内置直肋管进行了研究,实验所用颗粒为氧化铝和氧化铁颗粒,平均直径分别为1.75 μm和2.11 μm,质量密度约为1 500 mg/L,实验段的热流密度约为13 kW/m2.实验发现,光管的污垢热阻渐进值最小,其次是型号为30/10,30/20,15/10的直肋管,为此建立了一半理论化模型,对影响颗粒污垢形成的主要因素进行了研究.污垢模型从最常用的质量平衡模型出发,分别讨论了质量传递系数、壁面剪切应力、黏附几率、污垢抗分散强度的影响因素,理论模型与实验结果吻合良好.另外,在进行相应简化后,对实验相应管型进行了二维数值分析,数值分析采用控制容积法和标准k ω模型.为解释不同管型在抗垢性能上的差异,讨论了不同管型的近壁面流场分布以及壁面剪切应力对颗粒污垢沉积的影响,发现壁面剪切力越大,污垢热阻值越小,而肋间距是影响壁面剪切力的重要几何参数.数值模拟结果与经验公式和实验结果相比也有合理的偏差.     

基于灰色理论模型的交叉缩放椭圆管污垢特性预测

灰色系统理论是一种研究少数据、贫信息的不确定性问题的新方法.灰预测模型具有所需数据少、预测精度高和无需先验信息的优点.搭建了污垢实验系统来测量管壁温度和出、入口温度等参数,计算出污垢热阻值.用灰色新陈代谢模型对交叉缩放椭圆管污垢预测.结果表明:该模型预测精度较高,可用该模型对污垢热阻进行预测.     

基于冯-卡门类比建立螺纹管内颗粒污垢模型

 研究了5根内径为15.54 mm的铜质内置螺纹管的污垢数据,并给出了在雷诺数为16 000,污垢质量浓度为1 300 g/m3下的加速颗粒结垢实验数据.螺纹的几何参数采用目前应用于冷凝器的商用强化管中较为典型的一组几何参数：螺纹数为10～45、螺纹角为25°～45°、螺纹高为0.33～0.55 mm;实验用的氧化铝颗粒平均直径为3 μm.通过冯 卡门类比计算质量传递系数,壁面剪切应力则由压降数据来获得.据此,建立了一个半理论化的模型,讨论并得到了污垢热阻比与螺纹管几何参数、效率指数的一系列关系式,这些关系式以及对污垢的理论分析方法可应用于预测冷却水系统中螺纹管的污垢形成.     

缩放管流动阻力与传热性能的实验研究

在实验室里进行了清洁状态下缩放管的传热性能实验,得出了缩放管管内强制对流换热关联式,并进行了缩放管与对应光管流动阻力和传热性能的对比实验,实验工质为加有MgO颗粒的人工硬水。结果表明,结垢对缩放管流动特性的影响不如对光管的影响大;缩放管不仅有较好的传热性能,还有较好的阻垢性能。     

江河水污垢对小管径恒壁温管内对流换热影响

为有效提高江河水冷热源的利用率,应用热力学第一、第二定律和湍流流动理论,讨论和分析了污垢对恒壁温小管径管内对流换热过程热力学性能的影响。分析结果表明,有污垢存在时,污垢层导热引起的熵产在管内对流传热熵产中占主要部分,而温差传热引起的熵产则相对较小,且在雷诺数较大,管径较小的流动中,会出现粘性流动引起的熵产大于温差传热引起的熵产;随雷诺数的增大和污垢热阻的产生,熵增率都是单调增加的。因此在利用江河水发展水源热泵时,要充分考虑污垢热阻对换热器性能的影响,尤其是污垢层导热热阻的影响。     

波纹管对纳米复合相变材料蓄放热性能影响的试验研究

以纳米复合材料作为相变蓄热材料,加工制作了相变蓄热装置,并搭建了蓄热器热性能实验台,对传热元件分别为光管和波纹管的蓄热容器进行了相变蓄热实验,测量了相变材料的温度并通过数据采集仪进行数据采集,整理绘制了在不同条件下的温度时间曲线并进行了分析讨论。结果表明波纹管能够加快热媒体在波纹管中的流动,缩短蓄热所需时间,并且提高放热速率。     

声空化污水换热器的防除垢与强化换热实验

为解决污水源热泵系统中污水换热器结垢导致的热阻增大、传热效果恶化问题,将声空化技术引入污水换热器中.搭建声空化污水换热器的防除垢与强化换热动态实验台,研究防除垢与强化换热的数学模型,对不同影响参数下污水换热器换热管的污垢增长特性和防除垢规律以及强化换热效果开展实验研究.结果表明:换热管结垢量、结垢率、积垢速率及污垢厚度均随污水流速的降低而增大,最大结垢量为106 g,结垢厚度0.54 mm,积垢速率为12.6 kg/(m~2獉h);除垢率随流速及声空化作用时间的增大而增大,但非一直增大,最大除垢率达85.7%;污水黏度对各项指标影响巨大且流速越小影响越大;换热管的传热系数及其提高百分比均随声空化作用时间、污水温度以及污垢含水率的增加而增大,最大提高百分比达53.4%.故声空化污水换热器防除垢与强化换热具有一定的可行性和高效性,对节能减排具有重要意义.     

不同强化换热管内流动沸腾换热特性对比

采用实验方法对比制冷剂R410A在6根强化换热管和1根光滑管内的流动沸腾换热特性. 实验测试段饱和温度为6 ℃,进出口干度分别为0.2和0.9,质量流速变化范围为80～350 kg/（m²s）.实验结果表明：三维强化管相对光滑管流动沸腾换热系数的强化倍率可达1.14～1.53,因为强化表面上的凹痕阵列能够增强两相间湍动、提高汽化核心数目并打断液膜边界层制造分离流和二次流从而强化换热. 三维强化管中,管1EHT在低质量流速范围内具有较好的换热性能,而管2EHT在相对较高的质量流速时强化性能更优;齿形参数不同的3根内螺纹管间的换热系数差距较大,其中当内螺纹管螺旋角足够大时齿高与液膜厚度之比相近的内螺纹管具有较好的换热性能.     

波节管换热器传热试验研究

对3种不同几何尺寸的波节管和光管的换热及其阻力特性进行了试验研究．结果表明,波节的存在增加了对流体流动的扰动,提高了波节管的换热能力;波节管的换热能力随波节长度与波深比值的减小而增加,波节管比光管的换热系数与阻力压降比K／△p提高了1.50～4．01倍．拟合出的准则公式可为波节管实际应用提供一定的参考．     

外翅片铸铁管在低温空冷器中的应用探讨

为消除间隙热阻对传热造成的不利影响,采用自行设计的外翅片铸铁管制成空气冷却器,在较低温度下进行了冷却冷媒溶液的实验研究,验证了铸铁式空冷器的制冷效果.通过实验,得到了铸铁式低温空冷器在不同流量下的传热系数,以及在特定流量下的传热性能.实验结果表明,铸铁式空冷器的传热系数是随着管内工质流速的增加而增大的,并且增加的幅度是逐渐减小的.外翅片铸铁管消除了间隙热阻,换热能力较好,同时造价低廉,可以作为低温空冷器的散热管使用.     

变截面管混合管束模型及关联式

根据流体力学和传热学基本理论,建立了无折流板（杆）变截面管混合管束纵向流管壳式换热器管程理论计算较通用模型.通过实验测得的数据,利用回归法得出了管程传热膜系数和阻力系数的关联式,最后得到变截面管管程传热和压降计算式.     

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。