缩放管夹套间传热性能研究及场协同分析

对缩放管夹套间空气强化传热进行了数值模拟和试验研究,并从场协同角度研究了缩放管强化传热机理。结果表明,在流体的收缩段,速度场与温度梯度场的夹角较小,在流体的扩张段,两者的夹角接近90°,因此流体收缩段的场协同程度比扩张段好;在相同条件下,3种强化管的平均传热系数均大于光管,缩放管2的传热系数稍大于缩放管1,横纹管的最小;缩放管的传热系数在凹槽开始和结束时均出现峰值,在凹槽结束位置其值最大;缩放管凹槽前后的温度梯度与速度场之间的夹角较小,场协同程度较好。因此,缩放管有较好的综合传热效果。     

内置转子组合式强化传热装置换热管内流体流动与传热数值模拟

建立了换热管内流体流动与传热三维数学模型,对内置转子组合式强化传热装置换热管内流体流动与传热特性进行数值模拟并与实验结果进行比较。模拟结果表明,内置转子组合式强化传热装置换热管内冷热流体产生了置换混合的效果,充分换热,管内温度梯度小于1 K,进出口温差较光管提高了29%;流场变为复杂的三维螺旋流,加剧了流体的湍流强度及边界层的扰动,使传热强化并起到清洁污垢的作用,但管内压降较光管增加了4.7 kPa;与光管相比,表面对流传热系数的平均值提高了7%,而且表面对流传热系数的分布也变得均匀。实验结果与模拟结果符合较好。     

钉头管套管换热器对流换热的数值模拟

为了获得换热器中强化换热管对换热性能的综合影响,运用FLUENT软件,采用三维模型和k-ε模型对钉头管和光管套管换热器进行了数值模拟,分别模拟了该两种套管换热器在湍流情况下的换热性能。数值计算结果表明,在相同流动条件下,钉头管换热器比光管换热器总传热系数可提高约88%。     

超声振动对换热器管内传热和压降影响

利用设计的超声振动装置和管壳式换热器模型 ,研究了在不同超声功率作用下 3种换热管的传热和流动性能 ,得到了超声振动对换热器的传热系数及管程压降的影响规律。结果表明 ,由于超声振动产生的空化效应破坏了层流边界层 ,使传热系数明显提高 ,同时降低了管程的压力降。实验还发现超声振动对波纹管的强化传热和降阻效果优于光管。研究结果为波纹管和超声振动的复合强化传热技术在管壳式换热器强化传热中的应用提供了理论基础。     

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。     

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     

波纹管结构参数对传热性能影响

分别以不同规格的波纹管为模型,应用FLUENT软件对湍流流动状态下波纹管内的传热进行模拟,分析了流体流动状态和波纹管几何结构参数对传热系数的影响。结果表明,波纹管的壁面平均传热系数随着入口雷诺数的增加而增大;与光滑管相比,在低雷诺数的情况下,波纹管传热强化效率随雷诺数的增大而增大,而随着雷诺数的进一步提高,波纹管的强化传热效果逐步减弱;当波纹管的外径与内径的比值在1.25~1.40时,其传热强化效果最好。     

波纹管内流动与传热三维数值模拟

应用三维变物性层流模型及低雷诺数湍流模型分别对波纹管及光管管内流动与传热性能进行了模拟研究,并通过实验结果进行了验证。数值模拟表明,所研究的波纹管内层流向湍流过渡的雷诺数范围为600～800,波纹管的波纹起伏使得管内的流动变得复杂,产生了有利于传热强化的二次涡流。在低雷诺数下波纹管的综合传热性能不及光管,而在高雷诺数下。波纹管综合传热性能逐渐得到改善。通过数值计算获得了波纹管最优波纹高度参数为ε=1.16。     

波节管换热器传热特性试验研究

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,波节管比光管的传热系数与阻力压降比K/△p提高了1.57～4.09倍.     

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。     

几种强化传热管的流阻和传热性能

对螺旋槽管、横纹管和 2种不同结构尺寸的缩放管进行了流阻和传热性能实验研究 ,得到了这 4种强化管的流阻和传热系数 ,并与光滑管进行了对比。通过综合评价 ,在实验范围内 ,其综合性能按优劣依次为螺旋槽管、横纹管、缩放管 1、缩放管 2。     

勺形凹槽螺旋槽管强化传热研究

对5根不同结构参数的铜制勺形螺旋槽管进行了实验研究,结果表明,勺形螺旋槽管用于管内无相变传热时,在紊流状态下,管内传热系数是光滑管的1.4～3.5倍,管内流阻是光滑管的2.1～5.0倍。提出了具有较高精度用于勺形螺旋槽管的传热系数及摩擦因数的实验关联式,为换热器的设计及改造提供了科学依据。     

变截面管换热器传热与阻力性能

对两种不同节距的变载面管进行了管内和管束的传热与流体阻力试验,并与光管及光管换热器进行了比较。结果表明,变截面管是一种能强化管内、管外传热的双面强化管,且其变截面部分能互相支承形成壳程的扰流元件,替代了管束的折流装置,使换热器整体结构紧凑,壳程的传热进一步强化,但管程的流体阻力比光管稍有增加。     

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.     

超级开架式气化器新型传热管内流场及对流换热的数值模拟

超级开架式气化器(Super ORV)新型传热管主要是在普通传热管的内管中加入了十字螺旋扰流杆,以强化传热管的换热效果。为了研究该装置的换热效率,建立了与新型传热管和普通传热管相对应的数学和模型物理模型,采用数值模拟的方法对两种传热管内流场及对流换热性能进行了对比分析,得到了传热管内流道的努赛尔数随入口速度的变化图,以及传热管不同位置处温度和传热系数的分布规律。通过对现有实验进行数值模拟,对比分析了模拟结果与实验结果。结果表明:(1)FLUENT数值模拟方法能准确描述传热管的传热特性;(2)十字螺旋扰流杆的存在,不仅能够加强流体的湍流强度,而且还能有效减小边界层厚度,产生强烈的二次流,加强了流体在径向上的热交换,提高了传热管的整体换热能力;(3)流体入口速度与努赛尔数的增长幅度呈正比,传热系数随着温度的升高而增加,在相同的雷诺数下,新型传热管内流体的平均温度明显高于普通传热管内流体温度。该研究成果能够为超级开架式气化器国产化进程提供参考。     

表面强化传热对固定床费-托合成的影响

采用小型池沸腾实验装置研究普通光滑管、表面多孔管和T型槽管的沸腾特性,考察反应管的结构参数对沸腾传热的影响规律,并在中型装置上分别采用普通光滑管、多孔表面管和T型槽管3种形式的反应器,研究了强化传热对固定床费-托合成性能的影响。结果表明:在小型池沸腾实验装置上,表面多孔管和T型槽管的强化传热性能明显优于普通光滑管,能降低起始沸腾过热度,使得沸腾现象较普通光滑管提早发生,但在不同的热流密度范围,表面多孔管和T型槽管的强化传热性能不同;表面多孔管和T型槽管反应器均可以改善费-托合成性能,表面多孔管在低转化率时强化传热效果不明显,但随热流密度增加,传热性能得到改善,催化剂床层温度分布趋于均匀,T型槽管对反应的促进效果更明显,在相同反应条件下,CO转化率增加,C_5~+选择性提高;与多孔表面管相比,T型槽管可以显著提高管外介质对管壁的给热系数,使反应管的传热得到强化。     

正弦型波纹换热管传热特性实验研究

为满足高效换热器的开发研制需要, 在波纹管的基础上, 改进其表面形状, 提出了正弦型波纹换热管, 并采用套管式传热实验台, 在较低雷诺数 (1 800相似文献   

壳程轴流型换热器的优化研究

提出了壳程轴流型换热器的优化目标函数,分析了最优化条件的存在性,并对三种矩形排列的光滑管、缩放管以及花瓣管的优化程度进行了传热性能的研究,与所得实验结果进行了对比,两者结论一致。研究表明：对于相同排列的三种管子,花瓣管的目标函数最小,缩放管次之,光滑管最差;对于同一种管子,22mm×28mm排列最优,22mm×26mm排列次之,22m×m24mm排列最差.     

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。