螺旋折流板换热器的总换热系数和压降的研究

通过试验,在不同的流量下,对30°、40°螺旋折流板换热器与相应的弓形折流板换热器进行了壳程传热性能和压降性能的对比。得出螺旋折流板结构的螺旋流动强化了传热,减小了壳程阻力。与相应的弓型折流板相比,螺旋折流板换热器的最大特点是单位压降下的壳程换热系数高,且40°螺旋折流板换热器传热效果更好。     

螺旋折流板换热器数值模拟研究与对比分析

通过对比条件一致的弓形折流板和螺旋折流板换热器的数值模拟结果,发现螺旋折流板换热器壳程绝大部分区域轴向速度占优,导致了螺旋折流板换热器壳程的压降和传热量均小于弓形折流板换热器。而螺旋折流板换热器三角区较高的切向流的原因是:三角区是上下游不同象限折流板区间接触"短路"的区域,故在这一区域存在较大压差会引起流体"短路"。同时,本研究也对比了螺旋折流板换热器数值模拟结果和工程半经验算法的计算结果,发现工程半经验算法得到的传热系数h偏低;且工程半经验算法中,对通过壳程半幅对称面的净质量流量考虑较简单,未考虑相邻三角区流体"短路"的影响,故有必要重新考虑螺旋折流板换热器热工设计校核中所用的传热系数h计算公式。     

折流板换热器壳程流体流动与传热特性数值模拟

根据流体动力学和计算传热学理论,建立了折流板管壳式换热器计算模型,运用CFD技术对换热器壳程流体的流动与传热问题进行了三维数值模拟,得到了不同壳程进口雷诺数Re条件下换热器壳程流体的流场和温度场。对数值模拟结果进行分析,以总传热系数h．壳程总压降△p以及单位压力损失下的传热系数h／Ap作为换热器性能的衡量标准,分析了不同折流板间距和不同折流板圆缺高度时管壳式换热器壳程总传热系数h、总压降△p以及h／Ap随壳程进口雷诺数的变化规律。结果表明：随着壳程进口流速的增大,换热器壳程总传热系数和总压降增大、h／Ap减小：在壳程流体流量不变的情况下,结合单位压力损失下的传热系数h／Ap,适当减小折流板间距或减小折流板圆缺高度。可提高换热器的换热性能。     

螺旋角度不同的螺旋折流板换热器壳程传热性能研究

对螺旋角度分别为25°、30°和40°的螺旋折流板换热器壳程传热性能进行了试验与研究,同时对螺旋角度为25° 30°和40°的螺旋折流板换热器与传统的弓形折流板换热器壳程传热性能进行了比较.实验结果表明,螺旋角为40°的螺旋折流板换热器的传热效率最高,螺旋折流板换热器的壳程传热效率都比传统的弓形折流板换热器壳程传热效率高.     

折流板换热器壳程流体流动与传热特性数值模拟

根据流体动力学和计算传热学理论,建立了折流板管壳式换热器计算模型,运用CFD技术对换热器壳程流体的流动与传热问题进行了三维数值模拟,得到了不同壳程进口雷诺数Re条件下换热器壳程流体的流场和温度场。对数值模拟结果进行分析,以总传热系数h,壳程总压降Δp以及单位压力损失下的传热系数h/Δp作为换热器性能的衡量标准,分析了不同折流板间距和不同折流板圆缺高度时管壳式换热器壳程总传热系数h、总压降Δp以及h/Δp随壳程进口雷诺数的变化规律。结果表明:随着壳程进口流速的增大,换热器壳程总传热系数和总压降增大、h/Δp减小;在壳程流体流量不变的情况下,结合单位压力损失下的传热系数h/Δp,适当减小折流板间距或减小折流板圆缺高度,可提高换热器的换热性能。     

螺旋折流板换热器壳程传热性能的研究

主要对18°,25°,30°螺旋角的螺旋折流板换热器壳程传热性能进行了测定与研究,同时又进行了18°,25°,30°螺旋角的螺旋折流板换热器与传统的弓形折流板换热器壳程传热性能的比较。即从试验中得出了螺旋角为30°的螺旋折流板换热器的传热效率最高,又得出18°,25°,30°不同螺旋角度的螺旋折流板换热器的壳程传热效率都比传统的弓形折流板换热器壳程传热效率高。     

周向重叠三分螺旋折流板换热器油-水传热性能试验研究

对倾斜角为12°、16°、20°、24°和28°的周向重叠三分螺旋折流板换热器和弓形折流板换热器的传热和压降性能进行试验研究。换热器采用公共壳体和可更换管芯结构,热流体与冷流体分别为70℃左右的导热油和11℃左右的冷却水。试验结果表明,在试验范围内周向重叠三分螺旋折流板换热器总体传热系数、壳侧传热系数、壳侧压降和综合性能综合指标ho/Δpo和ho/Δpo1/3都随着倾斜角增大而减小;倾斜角12°方案的性能指标最佳,其壳侧传热系数ho、综合性能指标ho/Δpo和ho/Δpo1/3与弓形折流板换热器的数值之比的平均值分别为1.253、1.391和1.285。     

螺旋折流板换热器局部流场和温度场的数值研究

建立连续螺旋折流板换热器和四分螺旋折流板换热器模型,采用大型CFD分析软件FLUENT借助数值模拟的方法,研究螺旋折流板换热器局部流场和温度场的分布规律,并采用耗散原理对两种折流板结构下换热器的综合性能进行对比研究。结果表明,以耗散分析为指标的评价标准同以换热器综合性能为指标的评价标准具有一致性。相同的壳程流量下,同四分螺旋折流板换热器相比,连续螺旋折流板换热器耗散值较小。两种折流板类型的换热器局部流场和温度场分布均呈现出相同的规律,壳程中心部位,换热管壁面传热系数最高,沿壳体径向,流体螺旋流动状态和换热管壁面传热系数均呈现先减小后增加的现象。同连续折流板相比,折流板的不连续性在小流量下能够促进壳程中心部位的局部传热,当流量增大到一定程度则表现为减弱壳程中心部位的局部传热。计算结果为改进螺旋折流板结构形式提供了理论依据。     

连续螺旋折流板换热器的性能研究

根据工艺条件,设计研究了连续螺旋折流板换热器的传热与阻力特性,并与传统弓形折流板换热器进行了对比。采用连续螺旋折流板换热器,特别是对于压力损失有严格要求的工况,通过提高壳程的流速,可以使总传热系数提高30%以上,同时可以降低壳程的阻力损失,提高换热器的使用寿命。     

开孔折流板对列管式换热器传热性能的影响研究

针对由传统弓形折流板结构带来的壳程流动死区,从而引起的流动阻力大、传热效率低等问题,本文对折流板进行开孔,通过数值模拟的方法研究开孔折流板结构对列管式翅片换热器壳侧流体流动、传热及阻力性能的影响。研究发现,折流板开孔后,壳程流动死区明显减小,壳程传热系数及压降同比开孔前降低了;综合换热性能同比开孔前提升了。壳程压降随开孔率及板间距的增大而减小,壳程努塞尔数Nu随板间距的增大逐渐增大。从综合换热性能及场协同的角度分析发现,开孔率x=0.229、折流板间距H=85 mm的列管式换热器综合传热性能最佳。     

钉头管自支承式换热器的耦合传热及流场数值模拟研究

对钉头管自支承式换热器的结构进行合理简化,建立数值模型,用FLUENT软件对其温度场和流场进行数值模拟,分析比较了钉头管自支承式换热器对空气、水、润滑油3种介质的强化传热效果。结果表明钉头管自支承式换热器对粘度较小的空气介质效果更明显,其强化传热系数可达光管结构的1.7倍左右,压降为光管结构的1.04-1.08倍。     

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。     

波形折流杆与弓形折流板换热器的综合性能比较

对波形折流杆换热器与传统的弓形折流板换热器的传热性能及壳程流阻性能进行了工业实验研究 ,结果证明 ,波形折流杆换热器的综合性能优于传统的折流板换热器     

倾角渐增波纹翅片管换热器空气侧流动与换热特性的数值模拟

提出了一种圆管倾角渐增波纹翅片的管翅式换热器,利用FLUENT软件对其空气侧的流体流动和换热过程进行了数值模拟,得到了翅片通道中心面上的温度场和压力场的分布情况及平均传热系数、努赛尔数与速度的关系。并将其强化传热效果与倾角均匀波纹翅片换热器进行对比分析,结果表明倾角渐增波纹翅片比倾角均匀波纹翅片的传热效果更好,更节能。     

钉头管自支承式换热器壳程性能研究

对钉头管自支承式换热器钉头纵向间距分别为20,35和50mm的三种钉头管-光管混合管束进行了壳程性能试验研究,并与纯光管管束试验进行了比较,得到了钉头管自支承式换热器的壳程摩擦阻力系数和传热膜系数的回归关联式。研究结果表明钉头管自支承式换热器具有良好的壳程强化传热性能,当1000≤Re≤4295时,以钉头纵向间距s=35mm的混合管束的α／Δp性能最优,其平均值比光管管束提高了34％。     

集成管箱型管壳式换热器的设计分析

空调热泵系统中所用的CO2跨临界循环管壳式换热器，管侧流动的是CO2工质，换热管的内侧压力相对较高，高压大约为10MPa；壳侧流动的是水，基本是常压。采用高温高压换热器需要按照压力容器设计标准，会使整个换热器设备较为笨重，并会造成系统设备成本提高。针对CO2跨临界循环的特定要求，设计出了耐高压防泄漏的集成管箱型换热器，在确保安全性的同时，使系统结构紧凑，技术难度降低，从而使成本得到有效控制，可以促使CO2跨临界循环更快的走向实际应用。文中还对换热器管路的安全性进行了分析，并给出了准确度较高的可用关联式来计算CO2流体在气体冷却器和蒸发器管内的换热系数。     

大小孔折流板换热器壳程场协同分析

根据大小孔折流板换热器壳程结构和流动特点,利用有限元软件ANSYS-Fluent建立了大小孔折流板换热器周期性单元流道模型,通过对该模型的分析,揭示了大小孔折流板换热器内部流道的压力、温度、速度和角度场的分布规律。从角度场的分析得知：随着雷诺数的增大,大小孔折流板换热器壳程角度场的平均协同角逐渐降低,其传热效果越好;而当大孔直径和板间距较小时,大小孔折流板换热器壳程的场协同度较好,具有更好的传热性能。     

三种管壳式换热器传热与流阻性能对比实验研究

弓形折流板换热器壳程流体横向冲刷换热管时存在流动阻力大和传热死区大等缺点,折流杆换热器壳程流体纵向流动,但当壳程流体雷诺数Re较小时传热性能不佳。为克服上述缺点,研究开发了一种新型高效节能的斜向流管壳式换热器,该换热器壳程流体总体呈纵向流动,局部区域流体倾斜冲刷换热管束。对斜向流换热器与折流板换热器和折流杆换热器传热与流阻性能的对比实验研究表明,在同等壳程流体流量下,斜向流管壳式换热器的传热系数、压降和综合性能均介于折流板换热器与折流杆换热器之间。研究结果为管壳式换热器升级换代提供了一种新技术和新装备,也为热力系统中换热器选型和结构优化设计提供了重要依据。     

车用小通道平行流换热器传热流动试验与分析

小通道平行流换热器是燃料电池汽车的主要散热部件。吸收了电堆废热的冷却液(50%乙二醇溶液),流过小通道换热管,由换热器外侧空气冷却。在进液温度、进风温度、冷却液流量以及风速变化的试验工况下,测试了换热器的传热流动性能。引入量纲一参数k,评估了各工况参数对换热量、阻力影响的强弱。接着,分析液侧努谢尔数Nu和摩阻系数f随雷诺数Re的变化趋势,结果显示:在小通道内(当量直径D=2.685 mm),冷却液从层流到湍流的转浪点Re_c=1 750,介于微尺度与常规尺度的临界值之间。在此基础上,通过多元回归法,拟合得到层流和湍流的液侧换热系数,摩阻系数的关联式,以及空气侧阻力f_a公式。Nu和f的计算值与试验值误差分别在[-7.06%,5.93%]和[-3.95%,4.11%]内,f_a的误差在[-2.22%,3.62%]内。基于这些关联式,建立数学模型,可在广泛多变的运行条件下,对换热器的运行性能进行理论预测和评估。