换热管内置螺旋形扭带阻力与传热特性的实验研究

为了研究螺旋形扭带阻力与传热特性,选取了不同宽度（6、7和8 mm）的3种扭率（2.0、3.0、4.0）、3种螺距比（1.5、2.0、2.5）的参数组合下共27根螺旋形扭带插入换热管内进行实验.实验结果表明,插入螺旋形扭带后换热管内流动阻力和传热效果都有明显提高.通过对实验数据的多元线性回归分析,建立了相应的阻力系数和努赛尔数关联式.并且由强化传热综合性能评价分析,在实验雷诺数范围内得出强化传热综合性能评价因子φ=1.063～1.587,证明了实验研究的扭带具有强化传热的应用价值.     

内置开孔螺旋叶片转子换热管强化传热实验

以60%甘油水溶液为管程介质,对内置不同孔径开孔螺旋叶片转子换热管过渡区传热和阻力特性进行了实验研究。对光管性能进行了实验验证,以保证实验结果的可靠性。同时,对比分析了转子开孔孔径对其强化传热性能的影响,实验结果表明：内置S=0.375螺旋叶片转子换热管努塞尔数比内置S=0以及S=0.25螺旋叶片转子换热管的努塞尔数分别高出9.5%和21%左右,阻力系数高出9%左右。而对于综合性能而言,内置S=0.375螺旋叶片转子换热管的综合评价因子大于内置S=0螺旋叶片转子换热管的综合评价因子,内置S=0.25螺旋叶片转子换热管综合评价因子最小。综上可得,较大直径的开孔能提高转子的综合性能,但是较小直径的开孔反而会减弱转子的强化传热综合性能。     

内插扭带强化换热过程及最佳螺距研究

与普通换热管相比,内插扭带传热管内由于螺旋涡的存在,使管内介质压力梯度增加、流速加快,从而提高管内传热系数。采用了FLUENT数值模拟计算,以水为管内流体介质,对内插扭带管进行传热特性分析。结果表明,随着雷诺数增大,努塞尔数呈直线增大,而摩擦阻力系数呈指数型减小;并且在相同雷诺数条件下,内插扭带管的摩擦阻力系数和努塞尔数均大于光管;通过综合因子评价方法确定了内插扭带强化换热的最佳螺距为50 mm,并且该方法适合于小雷诺数流动条件下的强化换热。     

换热管内置开边槽扭带的阻力与传热特性研究＊

将21种不同结构参数的铝制扭带分别置入换热管进行冷态和热态实验,研究并分析了换热管内置开三角形边槽扭带的阻力和传热特性。实验结果表明,插入开边槽扭带后管内的流动阻力和传热系数都有较大的提高。通过多元线性回归分析,得到了相应的阻力系数关联式和换热系数关联式。由强化传热性能评价分析,得到评价因子φ=1．05～1．35,证明了所研究的扭带具有强化传热的应用价值。     

内置组合转子换热管的综合传热性能

  对螺旋叶片和开槽螺旋叶片两种结构组合转子的综合传热性能进行了实验研究。与光管相比,两种转子都显著提高了换热管内的传热性能,装有螺旋叶片转子和开槽螺旋叶片转子换热管的努塞尔数分别比光管提高了1.06～1.26倍和1.03～1.15倍,引起的阻力系数分别比光管增加了60%～68%和36%～51%。螺旋叶片转子对管内传热性能的提升更为显著,但其引起的管内阻力系数也较大。综合考虑传热和阻力两方面因素,对两种转子结构的综合评价指标值进行比较,开槽螺旋叶片转子具有更好的综合传热性能。     

内置螺旋叶片转子换热管传热和阻力特性的实验研究

本文概述了转子组合式强化传热装置的强化传热和自清洁原理,通过实验研究了传热和阻力特性。实验结果表明,在相同的雷诺数条件下,内置螺旋叶片转子换热管的努塞尔数明显高于光管的努塞尔数,说明具有良好的强化传热效果;内置螺旋叶片转子换热管的阻力系数显著高于光管阻力系数,说明在强化传热的同时,使得管内阻力随之增加。此外,作者借助多元线性回归方法,建立了内置螺旋叶片转子换热管的努塞尔数与阻力系数的经验关联式。     

高黏介质中内插扭带对换热管换热性能影响

某石化公司炼油厂第二套常减压装置中换热器的热交换介质为高黏度的原油及其附属产品,在对流换热过程中传热系数低,动能消耗大。针对这一现状,本文设计了一种换热管内插间歇半扭带,利用计算流体力学软件Fluent对内插间歇半扭带换热管在实际工况下的换热过程进行数值模拟,与光滑管、内插连续扭带换热管进行了对比,并给出了间歇半扭带传热元件的优化设计参数。结果表明:内插间歇半扭带大幅提高了换热管内流体的努塞尔数Nu,同时也使换热管内摩擦阻力系数f增大;间歇半扭带换热管的换热效率η比内插连续扭带换热管提高8%~12%;当间歇半扭带的扭曲率y为10、连接杆长度s为345mm时,换热效率η最高,达到2.06。研究结果为该常减压装置换热器强化传热的研究提供了理论依据。     

扭曲管强化传热性能实验研究

在设计的蒸汽-水换热实验台上测试了5种不同导程的椭圆扭曲管和圆管的传热和流动阻力性能.分别对5种不同导程的扭曲管和圆管管内流体努赛尔数,摩擦系数和管内综合评价因子随雷诺数变化情况进行了对比.实验结果表明:扭曲管的强化传热性能明显,且导程越小,强化传热效果越好.在实验测试的雷诺数范围内,扭曲管的努塞尔数为光滑圆管的1.0...     

内置洁能芯换热管强化换热实验研究

针对于在化工换热设备中期强化传热与自清洁作用的"洁能芯"内插件强化换热装置进行了实验研究,实验的雷诺数范围2300到9000,对比了插入"洁能芯"内插件换热管与光管的努塞尔数与摩擦因素,分析了"洁能芯"内插件对于强化传热的效果与增加的阻力损失。结果表明:"洁能芯"内插件能够有效的扰动流体,使管内流体的流动状态有利于强化传热,提高的幅度在30%到60%,并且随着雷诺数的增大而减小。同时,"洁能芯"内插件也会对增大换热管的摩擦因素,造成一定的阻力损失。     

圆管内插圆锥扭带强化传热数值模拟

提出了一种新型核心扰流元件——圆锥扭带,目的在于减小传统扭带内插件对流体所产生的过高阻力。运用Fluent进行数值模拟,分析了扭曲比为y=3.0,锥度θ分别为1∶3.6,1∶5,1∶7,1∶9的圆锥扭带在湍流状态下的流动阻力与换热性能,并与传统光滑直扭带进行了比较。模拟结果表明:圆锥扭带的努赛尔数Nu和阻力系数f比传统光滑直扭带分别减小了10%—15%和30%—50%,综合传热性能η提高10%—35%。结果表明:在较高雷诺数Re的湍流范围内,圆锥扭带在换热强化性能减小不大的情况下能够有效减小流体阻力,从而提高换热管的综合换热性能。     

热源位置对轴向槽道热管传热的影响

探讨了轴向槽道热管垂直安装时热源位置的不同对热管工作特性的影响。当热源位于热管管内工质静止液面以下时，重力的作用提高了垂直安装热管的传热极限。热源相对于热管管内工质静止液面的位置不同时，热管的工作温度、启动过程以及传热极限都表现出不同的特性。当热源位于热管管内工质静止液面附近时，热管存在一个非正常启动过程，在该过程中热管的工作温度会发生瞬态的升高，然后逐渐恢复到正常的工作状态，该瞬态最高温度受热源位置、热管充液量、热管加热速率等因素的影响。当热源的位置高于热管管内工质静止液面一定距离后，热管将无法正常工作。     

热管式固相粉末换热系统传热分析

介绍了一种新型分离热管式固相粉末换热系统的工作原理,并对其传热情况进行了分析.这种新型的分离热管式固相粉末换热系统已得到实际应用,用来加热高炉喷煤用的空气和煤粉的混合物,运行效果良好,增加了高炉的喷煤量,减少了焦炭用量.利用分离式热管作为以固相粉末为换热介质时的传热元件是完全可行的.     

Local heat transfer and heat flux distributions in finned tube heat exchangers

A detailed analysis of the effect of local heat transfer distributions, which were determined experimentally, on temperature distributions in the fins and in the fluid between two adjacent fins of finned tube heat exchangers is presented. The heat transfer distributions, obtained by a mass transfer technique, prove to be very inhomogeneous over the fin surface, leading to variable results for fin efficiency calculated by the conventional method. In addition, the effect of temperature variation in the fluid, which is usually neglected in fin analysis, is shown in many cases to exert a very strong influence on fin efficiency and total heat flux. For the optimization of fin designs, a combined analysis of local heat transfer, conduction resistance in the fin and temperature variation in the passage is indispensable.     

用于低温余热回收系统热管换热器传热性能的数值模拟

采用CFX软件Fluent模拟了用于低温余热回收的重力热管内的相变情况及充液率、热管长度比、管中心距对热管换热器传热性能的影响。模拟结果显示,水量一定时,加热段与冷凝段长度相同的热管在不同充液率条件下的传热特性,高充液率的传热能力优于低充液率的传热能力,适宜的充液率为60%~70%。当充液率一定时,加热段的长度小于冷凝段的长度有利于热管传热。当充液率及管长一定时,热管换热器的传热系数随管中心距的增大而减小。将热管换热器数值模拟的总传热系数与理论计算的结果进行对比,实现了特定体系热管换热器的结构优化。     

逆流式微通道换热器设计与操作特性分析

采用一维对流-导热耦合模型对逆流式微通道换热器传热特性进行分析和模拟,考察了结构参数、操作条件和材质热导率对微换热器整体效率的影响.计算结果表明,由于器壁径向和轴向传热的相互影响, 与常规尺度换热器相比,微通道换热器的设计和操作特性有许多明显不同的特征.微通道换热器存在最佳操作流量值,该值可作为标准负荷流量,微换热器不宜在亚负荷状态下操作;操作流量越大,微通道换热器最大换热效率越低;微换热器结构采用大深宽比通道和适当的间壁厚度为佳.     

脉动热管相变蓄热器蓄热实验分析

为了研究脉动热管对相变蓄热装置传热能力的优化,设计并搭建了脉动热管相变蓄热装置试验台,实验验证相变潜热蓄热量远大于显热蓄热量;在相同工况下改变加热流体流量,流量增大对传热优化有一定作用,但流量不宜过大;调整热源温度,温度越高,相变蓄热过程所需要的时间就越少;与常规铜管进行蓄热实验对比,脉动热管相变蓄热装置在蓄热过程中节省了47%的蓄热时间,同时优化了相变蓄热装置的传热均匀性。实验证明利用脉动热管技术对相变蓄热系统进行传热优化是可行的。     

二次热回收热管式空调系统

提出一种二次热回收热管式空调系统,其利用热管换热器做到二次热回收,设计该系统并搭建实验台,通过理论计算和实验比较该系统与其他系统之间的差异。以合肥为例,从理论上分析了二次热回收热管式空调系统的冬、夏季能耗,通过对实验数据的分析得出本系统冬季新风风速在1.20～1.85 m·s^-1之间热回收率能达到10%～23.2%;夏季新风风速在1.20～2.0 m·s^-1,室内外温差在4.2～8.0℃时热回收率能达到35%～55%,并提供了0～7.4℃的再热温差,表明了这种新的中央空调系统具有独特节能优势。     

Advanced absorber heat integration via heat exchange packings

A rate-based model of an absorption column was developed and used to analyze several intercooling strategies utilizing “heat exchange packings.” These packings are capable of removing heat from the column and transferring it to a cooling fluid within the packing. For absorption of CO₂ into aqueous monoethanolamine under industrial conditions, intercooling via heat exchange packings placed along 10–20% of the column could reduce the column height by ∼15%. The height of these columns was close to the minimum theoretical value, calculated by numerically optimizing the temperature profile. Effective intercooling could also be achieved by using the cool, rich solvent as the cooling fluid. This reduces the cooling load and facilitates recovery of waste heat. Heat exchange packings could also be used to redistribute heat within the column, reducing the column height with no net cooling load. However, this approach requires larger heat transfer coefficients than have been experimentally observed.     

计算传热学在工程换热设备传热研究中的应用

介绍了国内外有关数值传热学 (NHT)在实际工程研究应用中的进展 ,对数值模拟在工程传热技术应用的现状和前景进行了分析 ,作为研究、设计和技术开发的手段和方法 ,数值传热学以及与其相关的并行计算技术、数值模拟仿真技术、流场测试技术以及可视化技术等在工程应用和强化传热研究方面 ,将是研究的重点和发展方向     

Specimen heat fluxes for bench-scale heat release rate testing

When a specimen is testd for its heat release rate (HRR) behaviour using a bench-scale such as ISO 5660 or equivalent, one very important test condition is not pre-standaridized and must be set: the heat flux to be imposed on the specimen by the heater. The heat flux cannot be ligitimately standardized, since the value appropriately to be used will differ according to purpose or application. The present paper sets forth the considerations which should govern the correct choice of heat flux. A discussion is given of minimum ignitiability level; statistical variability at low heat fluxes; the ranges of heat fluxes associated with small actual ignition sources; the heat fluxes associated with fires away from the ignition sources, all the way up to fully-involved room fires; the application of the product; and the needs associated with mathematical modeling of room fires. Correlational approaches are also illustrated and contrasted to physics-based ones. Finally, the empirical nature of the present situation is emphasized. Judged from first principles, it would appear that successful prediction of room fire results from bench-scale test data would require both the testing at a large number of different heat fluxes and the use of algorithms to permit time-dependent interpolation. Such algorithms have been proposed; however, some very successful predictions are noted with much simpler techniques.