两种三维双侧强化管管外R245fa凝结换热的实验对比

为研究环保制冷剂R245fa在水平强化管外凝结换热特性及表面结构对管内外换热性能的影响,分别对三维齿结构低肋管(A管)和斜翅管(B管)进行管外凝结换热实验。在数据处理方法上,采用Wilson-Gnielinski图解法获得管内水侧对流换热系数及其计算关联式,再利用热阻分离法获得管外凝结换热系数。实验结果分析得出A管和B管的管内换热系数强化倍率分别为2.04和2.98,管外强化倍率分别为1.77～1.94,1.87～2.14,B管管内外换热性能都优于A管,造成两种强化管内外换热性能差异的主要因素是强化管内的螺纹高度和管外翅化比。     

三维双侧水平强化管R245fa凝结换热性能试验

由于制冷剂R11和R123对臭氧层有破坏作用,为完成环保新工质R245fa对R11和R123的替代工作,对R245fa在内螺纹外斜翅片的三维双侧强化管外的凝结换热性能进行试验。数据处理过程中,采用Wilson图解法获得管内水侧对流换热系数及其计算关联式,再利用热阻分离法获得管外凝结换热系数。研究表明:试验中管内对流换热系数高于管外冷凝换热系数,所以管外侧的传热热阻是占据主导地位的传热热阻;相对于光管,R245fa在三维双侧强化管管内换热强化换热倍率为3.58,管外强化换热倍率为2.48;对实验数据进行拟合,得到管外换热系数的变化规律和凝结换热关联式。     

R32在水平强化管内的流动沸腾换热特性研究

为研究制冷剂在内螺纹管内的换热情况,搭建集蒸发冷凝性能测试于一体的实验台,研究了替代工质R32在水平内螺纹管内的流动沸腾换热特性和压降特性。实验测试管外径分别为7和8 mm,进口过冷度和出口过热度为3～5℃,制冷剂质流密度为300～700 kg/(m~2·s),饱和温度保持在5～10℃,实验段水侧雷诺数为12 000～20 000,热平衡误差保持在5%以内。结果表明:制冷剂侧表面换热系数随制冷剂质流密度的增大而增大,随饱和温度的增大而减小,而水侧雷诺数Re对其并无影响;总传热系数随制冷剂质流密度、水侧雷诺数Re的增大而增大,随饱和温度的增大而减小;试验段压降随制冷剂质流密度的增大而增大,随饱和温度的增大而减小,水侧雷诺数对其无影响;在相同工况下,7 mm管比8 mm管的制冷剂侧换热系数以及总传热系数都大,但是其压降也比8 mm管大。     

R134a在水平内微翅管管内凝结换热的实验研究

对制冷剂R134a在水平强化换热管管内的凝结换热性能进行了实验研究。实验管为两种内微翅管,分别命名为A管和B管。实验件采用套管结构,强化内管外表面和外管内表面之间(管间)走乙二醇水溶液。实验过程中管内冷凝温度为51℃,管间乙二醇水溶液的流速为3.35 m/s,乙二醇水溶液的进口温度根据制冷剂的质量流速做相应调整,以保证试件出口制冷剂有一定的过冷度。实验结果表明:两种水平强化管的管内冷凝换热系数均随着制冷剂质量流速的增加而增大,在制冷剂质量流速从300 kg/(m2.s)增加到700kg/(m2.s)时,A管的管内冷凝换热系数比B管高1.87%到6.28%,而B管的制冷剂流动阻力比A管高9.56%到11.05%,A管的结构优于B管。     

考虑水—汽两相流增压锅炉近炉对流蒸发管的换热分析

考虑近炉对流蒸发管内的水—汽两相流动,依据传热学原理,计算管内工质在不同温度不同流速下的对流换热系数。进一步考虑管外高温烟气的辐射对流换热、管外火焰的辐射换热和管内水—汽两相流的对流换热,采用有限元方法计算近炉对流蒸发管在紧急启动下的瞬态温度场;与实际温度场对比,吻合良好。提出的考虑水—汽两相流动确定对流换热系数的方法及温度场分析结果有一定参考价值。     

R1234ze(E)与R134a在水平双侧强化管外的凝结换热对比实验

搭建了水平单管降膜蒸发试验台,以第四代制冷剂R1234ze(E)和第三代制冷剂R134a作为工质,在新型水平双侧强化管管外分别进行了改变管内水速、热流密度和冷凝温度条件的凝结换热实验。使用Wilson-Gnielinski图解法计算得到管内表面传热系数h_i,进一步采用热阻分离法分离出两种制冷剂的管外表面传热系数,并分析了管内冷却水水速、冷凝温度和壁面过冷度的变化对其换热性能的影响。实验结果表明:同根实验管下不同制冷剂凝结换热性能的差异与制冷剂物性与强化管结构之间的匹配特性有关,实验管型下,R1234ze(E)的管外凝结换热性能高于R134a。     

水平强化管管外R407C降膜蒸发换热特性实验研究

搭建降膜蒸发实验台,对水平布置的强化管单管外的降膜蒸发换热特性进行了实验研究。实验强化管外径为19 mm,有效长度为2 500 mm。实验采用一种新型布液器,布液采用滴淋方式,以R407C为管外降膜蒸发工质,与管内热水进行热交换,分别在变蒸发管管内流速(1、1.5、2、2.5、3m/s)、变喷淋量(0.08~0.16 kg/(m·s))、变蒸发温度(2.5~16℃)和变热流密度(15~40 k W/m~2)的情况下进行实验,得到了R407C在管外降膜蒸发时的特性:随着热流密度的增加,传热系数不断增大;随着喷淋量的增加,传热系数先增大后减小,降膜蒸发存在一个最佳喷淋量;随着蒸发温度的升高,传热系数不断增大。同时分析了强化传热的原理。     

R134a在水平高效强化蒸发管内流动沸腾传热特性的实验研究

本文阐述了新型替代工质HFC—134a在内螺旋微翅片强化蒸发管内水平流动沸腾换热实验研究。归纳总结了大量沸腾换热性能曲线，揭示了壁面温度沿轴向变化的规律以及沸腾换热系数与热流密度及质量流量等的因变关系，并获得了强化管的换热强化倍率。     

R410A和R134a在水平强化管内的冷凝换热性能

为研究强化管的冷凝换热性能和强化换热机理,采用实验的方法对R410A在外径6.35和8 mm的光管及内螺纹管(螺旋角为18°和28°)中的冷凝换热性能进行了研究,并与R134a进行对比,实验工况:冷凝温度30和35℃,质量流速400～1 100 kg/(m~2·s)。结果表明:螺纹管冷凝传热系数强化倍率均显著大于内表面扩展倍率;R134a强化因子大于R410A,强化管对粘度、表面张力较大的制冷剂强化效果更显著;8 mm管强化因子大于6 mm,管径较大时,换热提升效果更好;水侧雷诺数为14 000时,8 mm、28°螺纹管在质量流速为500 kg/(m~2·s)时,管内外侧热阻接近,强化效果较好。     

小型轴向槽道热管蒸发段换热系数的研究

通过试验的方法对直径为6 mm,长为210 mm的小型轴向槽道热管蒸发段换热系数进行研究,并得出计算模型。热管管内工作介质为水,蒸汽饱和温度分别为40、50和60℃。通过测定,得出在水平工作状况下,热管管内汽化换热系数受传输功率、温度差和饱和蒸气压的影响不大;汽化形式以蒸发为主;并且通过半理论分析和试验的方法得到在试验条件范围内,热管蒸发段换热系数基本稳定在30 500 W/(m2.℃)±25%。     

双侧强化管池沸腾传热试验及数据处理方法

针对双侧强化换热管进行了管外工质R134a的池沸腾与管内工质水对流换热的传热试验,管内水的流动处于旺盛湍流状态。结合试验,分别用"威尔逊图解法"、"扩展Gnielinski法"、"修正Gnielinski法"和"新型曲线拟合法"计算管内换热系数。结果表明:对于管内流体旺盛湍流的流动,"威尔逊图解法"、"修正Gnielinski法"和"新型曲线拟合法"的数据处理结果基本相同,说明这3种方法可用于双侧强化管的试验数据处理。分析指出,这3种方法各有特点,需根据应用条件而适当选用,其中,"修正Gnielinski法"需慎重选用。     

长导程双头螺旋槽管换热与流动阻力性能试验研究

对3种相同基管外径、不同螺旋尺寸的长导程双头螺旋槽管进行试验,并与相同基管外径的光滑管进行比较.计算不同工况下螺旋槽管和光滑管管内和管外的表面传热系数,进行换热综合性能评价,并分析了螺旋尺寸对换热性能和流动阻力性能的影响.结果表明:长导程双头螺旋槽管的管内表面传热系数在旺盛湍流区和过渡流区都优于光滑管,且在过渡流区表面传热系数的增大程度更大,而壳程表面传热系数在旺盛湍流区和过渡流区的增大程度有限,螺旋尺寸主要影响管内换热而对管外换热的影响不大,本试验中1号管的综合性能最好.     

非能动余热排出系统C型管换热器数值模拟

为保证在事故工况下非能动余热排除系统有效导出余热,对其主要设备PRHR热交换器进行换热特性研究,建立了非能动余热排出系统C型管换热器的内外耦合传热分析模型,采用一维均相流模型计算管内冷凝换热与CFD程序分析水池空间的自然对流。研究进口质量流量、进口流体含气率、管倾角和水箱温度对C型管换热器换热特性的影响。结果表明:C型管换热器入口倾斜段管内始终为饱和的两相流体,在竖直段与出口倾斜段,管内流体温度逐渐下降;管内压力、流体焓值和换热系数沿管长逐渐降低;大约在冷凝70 s后,管内流体参数趋于稳定;管壁温度在入口倾斜段迅速下降,在竖直段和出口段趋于平缓。增大进口质量流量与进口流体含气率,流体温度、流体焓以及管内外换热系数增加,并且沿流动方向受两者的影响逐渐减小;若管倾斜角度增大20°,出口倾斜段管内流体温度下降约3℃;当水箱温度升高10℃,汽泡生成与脱离速度加快,水箱内部换热增强,入口倾斜段外壁温升高2℃左右,出口倾斜段外壁温大约升高0.2℃。CFD模拟结果展示出水箱内汽泡大部分聚集在C型管上部并逐渐向上流动,致使热流体向上运动,冷流体向下流动,形成自然循环。     

扁管凝结换热的试验研究

对某散热器有限公司提供的两种型号的冷却扁管进行了管外凝结换热试验。采用线性回归法(最小二乘法)拟合出换热系数与管内流体流速之间的关系,并利用测量值的方差σ~2对拟合方程的精度进行检验。从拟合方程得到两种试验扁管管内外换热准则关系式,管型Ⅰ和管型Ⅱ的管外凝结换热系数分别为11 981.78、11 004.74 W·m~(-2)·K~(-1)。从拟合方程和两种管型的长宽比可以得出:扁管的长宽比越大,管内流体的湍流越充分,越有利于管内对流换热,但不利于管外凝结换热。     

翅片管汽轮机油冷却器传热性能试验研究

用实验的方法研究了翅片管油冷却器的传热和流动阻力性能。试验管为肋化系数为10.6的高肋管。将实验结果与理论计算值进行比较,并根据威尔逊法及最小二乘法原理,得出了管外流体油和管内流体水的对流换热关系式、流动阻力关系式。结果表明:本试件以内表面计的传热系数达到了1 000~3 000 W/(m2℃),是光滑管的5~6倍,与具有相同壳体直径的光滑管油冷却器相比,节省了三分之二的换热体积。在相同换热器体积下,高肋管的管子布置量约是光滑管的60%左右,因此在相同换热器体积下高肋管的换热容量是光滑管的3~4倍。     

水平单管内换热实验研究

利用隔膜泵作为系统动力输出源,搭建了单管内传热和流动测试实验台,对制冷剂R22在水平单管内的换热性能进行了实验研究,考察了不同蒸发温度和不同冷凝温度对总传热系数、制冷剂表面换热系数和管内压降的影响.实验结果表明:总传热系数和制冷剂表面换热系数均随着蒸发温度和冷凝温度的上升而增大;管内压降随着蒸发温度的上升而减小,随着冷凝温度的上升而增大;对于同一根实验管,在相同的冷却水流量和制冷剂质量流量下,最佳蒸发工况为10℃;冷凝实验中,总传热系数和制冷剂表面换热系数在40℃时高于其他两种冷凝温度时的值,但35℃冷凝时,管内压降高于其他两种工况.     

R245fa有机工质在Turbo-EHP管外流动沸腾换热实验研究

结合沸腾传热问题,通过凝练并设计实验系统,研究有机工质R245fa在高效蒸发换热管Turbo-EHP管外流动沸腾传热的性能,分析有"孔穴"结构的表面强化管的强化机理。实验中通过改变热源流量、温度以及工质流量等参数,研究其与局部以及平均沸腾换热系数之间的关系。实验结果表明,Turbo-EHP型管前、中、末3段的强化效果不同,在前段气泡热阻对换热性能有一定的影响,中段换热效果达到最优,末段由核态沸腾转为气与壁面的对流换热,换热效果减弱;且随着工质流量的增大,沸腾性能显著增强。     

海水淡化系统水平管降膜蒸发器传热系数研究

针对海水淡化系统水平管降膜蒸发器,总结和分析管内冷凝侧与管外蒸发侧的换热系数关联式,比较管内径、入口蒸汽流速、蒸汽冷凝温度、出口蒸汽干度对管内蒸汽冷凝侧换热系数的影响;研究传热温差以及喷淋密度对管外蒸发侧换热系数的影响。结合不同的污垢系数,进行了总传热系数的影响因素分析,为海水淡化系统的工程设计提供依据。     

微细管内R290流动沸腾换热与干涸特性研究

对内径为1、2、3 mm的水平不锈钢圆管内R290两相流动沸腾换热特性进行了理论与实验研究。分析了热流密度为15~35 kW/m~2、质量流率为76~200 kg/(m~2·s)、饱和温度为16~36℃、干度为0~1时的管内传热特性。研究结果表明:热流密度的增加促进管内核态沸腾,换热得到强化,从而导致换热系数随之增加;质量流率的增加促进管内由核态沸腾换热向对流换热转化,换热系数也随之增加;饱和温度的增加促进管内气泡核心的形成速率加快,强化管内沸腾换热;管径的减小导致微尺度效应增加,从而导致换热系数随之增加;在整个换热过程中干涸前平均换热系数、干涸过程中的平均换热系数分别占总换热系数的40%、37%。     

车用扁管换热器凝结换热的试验研究

在管内流体流动状态处于过渡段并且未知扁管内壁温度的情况下,试验研究了扁管的凝结换热过程,采用线性回归方法拟合出换热系数与管内流体流速之间关系的曲线方程,并用测量值的方差检验其精度。研究结果表明:扁管长宽比越大,越有利于管内对流换热,却越不利于管外凝结换热。