组合涡发生器在螺旋板式换热器上的强化传热研究

在螺旋板式换热器螺旋通道内设置三角翼和椭圆柱组合涡发生器,利用流体计算软件Fluent进行三维数值模拟。研究了Re为4000～7000内组合涡发生器对通道平均Nu和平均阻力系数f的影响,并应用场协同原理进行了分析。与只加装椭圆柱涡发生器的螺旋板式换热器进行对比,结果表明,纵向涡发生器产生的二次流能改善螺旋通道内的速度场与温度场的协同性,起到强化换热作用。在正三角形排列方式下,组合涡发生器通道的平均Nu比椭圆柱涡发生器的平均Nu增大8.7%,阻力因子f减小23.7%,强化换热的效果较好。     

基于计算流体力学数值模拟的板式换热器传热与流动分析及波纹参数优化

基于计算流体力学(Computational fluid dynamics,CFD)方法对板式换热器整板和局部计算域进行数值模拟。建立1 000mm数量级冷热双流道的人字形板式换热器整板片的流动及换热计算模型,利用FLUENT软件对集中供暖系统中的水-水换热工况进行模拟研究,分析冷热流体在换热器中的流动形态以及换热情况;与此同时建立200 mm×200 mm冷热双流道的局部计算域模型,对不同波纹倾角β,波纹截距λ的板片单元进行模拟分析,根据波纹参数对板式换热器的流动及换热情况的影响优化波纹参数。结果表明,整板LPM77板片流道中流体分布十分不均,且人字形尖点和流道边缘处流速较低,湍流程度较小,换热效果较差;随着波纹倾角β增大,板片换热能力先增后减,极值点在β等于60°左右,流体的压降同样先增后减,然而压降的最大值点出现在60°之后。综合考虑换热情况以及流动压降,一般工况下波纹倾角β选择在60°左右较为适宜;随波纹截距λ增大,流体的换热性能以及流动压降均呈现降低趋势,波纹截距λ对压降的影响程度大于波纹倾角β对其的影响。     

新型板式换热器导流区特性的数值模拟及场协同分析

增大总传热系数和减小压降是当前研究改善板式换热器性能主要关注的两个方向。为分析导流区结构对板式换热器传热、压降以及场协同关系的影响效果,建立两种板式换热器计算模型。利用计算流体力学(Computational fluid dynamics,CFD)软件对两种板式换热器模型内流体不同工况下的流动和传热特性进行数值模拟,对比分析了两种模型流道内的速度场、温度场和压力场以及各场间协同性,并利用强化换热综合性能指数(Performance evaluation criteria,PEC)进行评价。结果表明:新型导流区使板式换热器板间流体的速度场与温度场分布更均匀,压降阻力减少,其综合性能更优。同时,场协同理论分析也表明,新型导流区改善了速度与压力场的协同关系。该新型板式换热器导流区设计对于提高板式换热器性能具有指导意义。     

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。     

新型人字形组合板式换热器及导流区的数值模拟

基于计算流体动力学(Computational fluid dynamics,CFD)方法,运用SOLIDWORKS三维建模软件和FLUENT软件对一种新型人字形组合板式换热器及四种新型导流区进行研究。分析了不同设计参数的新型人字形组合板式换热器换热系数和压降,得到优化后的设计参数;从流型、压降、出口流体均匀分配程度等方面对市面上常见的2种导流区进行分析,在此基础上提出4种新型导流区,通过数值模拟研究其导流效果。结果发现:新型人字形组合板式换热器J型板较市面上常见的M型板的综合性能更优。当组合板中大波纹倾角板片(②板片)的倾角为60°,波纹截距为18 mm、16 mm或者14 mm中某一值时,随着组合板中小波纹倾角板片(①板片)波纹倾角增大,无论是冷流体还是热流体,表面传热系数和压降均增大。当①板片的波纹倾角为30°或40°,②板片的波纹截距变化对组合板片的性能影响不大;当1板片的波纹倾角为50°,②板片的波纹截距变化对组合板片的性能影响较大。导流区的设计对流体分布情况起主要影响作用。市面上常见的某种常规型导流区导流效果差,压降大,某公司M系列巧克力块型的导流区导流效果较好,压降小。4种新型导流区比常规型导流区的导流效果更好,压降介于常规型和巧克力块型之间,其中新型导流区Ⅲ的导流效果最好,压降很小。     

超临界CO2微通道平行流气冷器流量分配优化研究

采用FLUENT软件对微通道平行流气冷器流量分配特性进行模拟,通过改变换热器的进口扁管与集流管的组合尺寸T和扁管的长度L,对每根扁管流量分配不均匀度的大小,做出相应的火积耗散分析,由火积耗散的大小,可以得出气冷器流量分配不均匀度对换热的影响。结果表明,上述参数的改变对平行流气冷器内部扁管的流量分配不均匀度和火积耗散有较大的影响,二者在T＝0．5时均达到最小,且随着扁管长度的增加而减小,但减小幅度逐渐变小。研究结果为考察平行流气冷器流量分配不均匀度对换热的影响提供参考依据,同时也为优化、评价换热器性能,提出一种新的途径。     

聚四氟乙烯换热器传热特性试验研究

聚四氟乙烯换热器整体性能优劣取决于换热效率与压降,换热效率和压降一方面受换热管排列方式和间距的影响;另一方面受到换热工质流速和温度的影响。基于聚四氟乙烯换热器管间距和整体传热性能试验,通过控制变量法,研究空气流速对传热效率和压降影响。试验表明:换热管在三角形排列下,当管间距S=8.5 mm时,经济效益最优,温降最明显;当雷诺数Re在2000~6000范围内,拟合出该工况下传热性能公式Nu=0.012078Re0.79817及压降公式ΔP=6×10-5Re2.2136,对聚四氟乙烯换热器在工程实际应用中有一定的指导意义。     

新型螺旋板式换热器及其传热特性研究

为提高螺旋板板式换热器的传热效率,提出了一种新型高效的缩放板螺旋板式换热器,并运用FLUENT软件对普通螺旋板式换热器和缩放板螺旋板式换热器进行传热数值模拟对比,分析不同雷诺数条件下换热器传热影响因子、阻力影响因子以及综合性能评价系数的变化规律,研究结果表明,Re在3 143到157 143的范围内,传热影响因子随着Re数的增加先增大后减小,阻力影响因子随着Re的增加的而变大。在6 286到125 714的Re范围内,缩放板螺旋板式换热器的综合性能优于普通螺旋板式换热器,其综合性能评价系数随着Re的增加先增大后减小,且在Re为31 429时,综合优化效果最佳,达到了1.34,从理论上证明了缩放板螺旋板式换热器的优越性。研究结果对新型螺旋板式换热器的工程应用具有一定的指导意义。     

双V型波纹板式换热器的数值研究

利用三维模拟研究了双V型波纹板式换热器内部的换热阻力特性、换热面的温度分布,以及波纹通道内流动形态。结果表明,传热系数K、进出口压降随着Re的增大而增大,数值模拟结果可以较好吻合试验趋势。相比RNG k-e,SST k-w湍流模型所得的结果与试验结果吻合更好。波纹板片均流区的压降占整个通道压降损失的10%~20%,合理设计此部分区域可以提高整个板式换热器运行的经济性。在上下壁面接触点附近存在复杂的二次流,此部分区域的漩涡会减弱流动及换热边界层,强化换热。由于漩涡流向与槽道走向并不一致,漩涡的存在同时会加大压降损失。同时,双V型波纹板片较好地削弱了流体分配不均匀的现象。     

人字形角对导孔型板壳式换热器壳程流体流动与传热特性的影响

以导孔型板壳式换热器为研究对象，通过数值模拟探究了双人字形板波纹角度的变化对壳程流体流动、传热性能的影响，采用粒子图像测速(PIV)对壳程流场分布和流速进行了试验验证。结果表明：PIV试验与数值模拟得到壳侧速度矢量分布一致，轴向速度的平均误差为2.93%,最大相对误差为13.24%。与矩形板式换热器不同的是，导孔型板壳式换热器的换热能力和压降损失随着角度的增大而提升，在β=60°达到临界点，随后随着β的增大换热能力有所削弱。壁面平均涡强Se与换热效率Nu存在对应关系，Nu随着Se的增大而增大，拟合的关联式误差在±9%以内。此外，在研究范围内，不同β下的综合性能随着质量流量m的增加而减小，β=30°时综合性能最好，该研究结果可为工业设计选择提供参考。     

热管废热回收蒸发器在浊水余热回收中的应用

针对污水的特性,为避免生活污水与热泵工质R22产生交叉污染,从而导致系统不能正常运行的可能性,提出在污水与热泵系统工质R22之间采用一个热管换热器,得出在系统增加了一个热管换热器的情况下,污水流量一定时,热泵制热量,性能系数COP值,热泵系统R22工质蒸发温度,污水废热回收热量随污水进口温度的增大而增大,其中热泵工质蒸发温度的增幅最大,达到65.79%,废热回收热量的增幅最小,为6.8%,污水入口温度一定时,热泵制热量,性能系数COP值,热泵工质蒸发温度,废水回收热量随着污水流量的升高而升高,但是热泵工质蒸发温度的和性能系数COP值的增幅减少,热泵制热量,热管工质蒸发温度以及废水回收热量的增幅缓慢增加.     

采集凝固热热泵技术层流工况相变强化换热的研究

介绍了新型采集凝固热热泵技术及其关键设备,基于准稳态近似方法分析了凝固热采集装置中层流流动水在常壁温条件下的管内相变问题,采用当量平均表面换热系数和潜热显热比两个参数讨论了各因素对相变强化换热性能的影响.分析结果对于设计参数的确定及系统性能的改善有重要作用.     

高温热管换热器的研究与工业应用

介绍了以液态金属热管技术为代表的高温热管换热器的研究与工业应用。研究内容涉及液态金属热管传热性能及其传热极限的研究、高温热管换热器整体传热特性及效率的试验研究、液态金属热管工业应用安全性的研究、低合金钢－液态金属热管相容性的研究、高温热管换热器的模拟优化研究。基于理论及实验研究基础，高浊热管换热器得以在工业领域应用，介绍了高温热管热风炉与高温热管取热器的工业应用实例。     

高压换热器的热处理

按设备制造规范和工程设计标准、图样要求，结合生产实际，制订出高压换热器球形封头热成形加热及热处理工艺、焊前进炉预热工艺、焊后热处理工艺、最终合拢缝局部焊后热处理工艺、最后做出经验总结，作为今后尿素高压设备热处理的参考。     

复合中空热管传热性能研究

为了解决工业中的大量低品质烟气余热的回收利用和烟气酸露点腐蚀导致设备容易失效的工程问题,提出了一种复合中空热管传热元件,介绍了其结构及工作原理;对其内部传热机理进行了分析,并对其启动特性、等温性能和传热性能进行了试验研究。研究结果表明:复合中空热管在外管壁温度30℃时,加热时间2 min之内就能正常快速启动工作;在自然空气对流冷却条件下,具有较好的等温特性;复合中空热管的传热系数随着冷却水雷诺数的增加而增加;在加热蒸汽温度低于125℃的低温蒸汽加热条件下,当冷却水的雷诺数为6650时,复合中空热管的传热系数为1350W/(m2.℃)。试验研究结果为复合中空热管换热器的工程应用提供了基础。     

太阳能热管技术与室内供热

主要介绍采用热管技术,提高传热效率来提高对太阳能的利用率,同时利用热管管壳内呈负压而降低工质沸点的特性,使低沸点介质能在太阳光的直接照射下即可蒸发,从而达到利用工质的汽化潜热高效利用太阳能的目的。主要对热管装置进行了设计与校核,并简要介绍了热管的原理和传热介质的选择;针对试验结果,进行了分析与改进,以期对太阳能更高效地利用,达到对室内供热的目的。     

微管道散热器换热性能的有限元分析

利用伽辽金有限元公式计算了微管道散热器中的管道表面温度分布、流体温度分布及流动阻力系数和换热系数等。与现有的分析方法对比发现，利用有限元方法可对热负荷任意分布工况下的微管道散热器进行传热性能分析，而且使用范围比现行的大型CFD软件更广，也可用于分析微管道散热器的几何参数对散热器传热性能的影响。     

微型换热器瞬态传热分析

以用于芯片冷却的微型换热器为研究对象,建立三维仿真模型,分析其在热负荷按指数型和周期型变化情况下的瞬态传热.根据获得的换热器温度场、温度梯度和热应力分布,比较了纯铜和氮化硅复合物两种材质对换热器的散热性能,结果表明:铜优良的导热性能使得铜换热器在稳态工况下散热性能优于复合材质换热器,但瞬态分析显示,氮氧化硅复合物在结构...     

空气源热泵冷热水机组空气侧换热器换热系数的计算方法

分析了各种计算空气源热泵冷热水机组空气侧换热器换热系数的公式及其适用范围，在实验验证的基础上推荐了计算波纹状翅片管空气侧换热器换热系数的方法。     

板式换热器的换热与压降计算

针对目前板式换热器换热计算关联式较少的情况，对目前已在文献中发表的一系列单、两相流体的换热系数及压降的计算式进行了总结，并对它们各自的优缺点做了探讨，可以为系统仿真和板式换热器的设计教育处提供借鉴。