自转式塑料纽带技术及其性能研究

对设有开孔自转清洗纽带的流体进行了换热及流阻特性实验研究 ,并对阻力系统及传热系数进行了计算。通过比较 ,提出了不同工况下开孔清洗纽带的建议。     

开孔泡沫金属用于紧凑型热交换器的研究进展

介绍了开孔泡沫金属的结构特点及其强化传热的原理,重点总结了国内外开孔泡沫金属用于紧凑型热交换器换热的研究进展,从阻力特性和传热特性两方面分析了其性能的影响因素;并且提到了泡沫金属模型的研究,指出了今后开孔泡沫金属用于紧凑型热交换器的研究方向。     

网状孔板纵向流换热器壳程流体流动及换热特性的数值模拟

应用CFD软件对网状孔板换热器壳程流体流动及换热特性进行了数值模拟研究,揭示了网状孔板强化传热的机理,分析了孔板间距及开孔率对其换热、压降性能的影响,推导出网状孔板纵向流换热器壳程换热与流动的准数关系式. 结果表明,流体流过网状孔板产生射流及二次流现象,强化了壳程流体的传热;在Re=2300~6300范围内,网状孔板换热器比弓形折流板换热器的Nu数增大约50%,但压降比弓形折流板换热器高约2.5倍;在研究范围内,孔板间距减小、开孔率减小均能使壳程流体的Nu数及压降增大,且Re数越大,开孔率、折流板间距对Nu数及压降的影响越大;但随开孔率、折流板间距减小,流体压降增加的速度明显比Nu数快.     

紧凑式换热器开孔翅片流动传热特性分析

对锯齿翅片和波纹翅片的不同开孔方式建立了多种三维模型,结合数值仿真方法和已有经验公式,分析开孔翅片的流动传热特性,研究翅片开孔的强化传热机理,比较不同开孔方式对流场和温度场的影响,并通过已有的实验拟合公式对仿真结果进行校验。结果表明,对锯齿形翅片,不同开孔参数对流动、散热都有不同的影响。当孔径达到一定范围后,再增加开孔尺寸并不能显著提高换热性能,却仍会导致流动阻力大大增加。对波纹形翅片,不同的开孔位置也会对空气侧流动阻力和传热性能产生显著影响。开孔位于波纹顶峰的翅片比开孔位于波纹腰部的翅片传热性能大约提高1.1%～3.8%,而空气侧压降增加了5.8%～16%。     

开孔折流板流动阻力特性

为了开发研制新型高效换热设备,针对新提出的一种开孔折流板强化传热方式,对流动和传热状况进行了实验研究。设计和建立了一套流动阻力特性试验装置,对流体流经交错布置多个开孔折流板的矩形通道时的阻力特性进行了测试。通过所引入的参数f/f0比较了折流板开孔与不开孔情况下阻力系数的变化特点。实验结果发现:折流板开孔后的阻力系数变化趋势基本相同;对于开孔密度分别为0.42%、1.41%和2.51%的折流板,在一定的Re数范围内其阻力系数将大于未开孔折流板。其余折流板的f/f0均小于1,且开孔密度越大,阻力系数减小的程度越高。Re数等于3000左右f/f0出现极大值。综合比较传热实验结果发现,设置开孔折流板是一种有效的传热强化措施。     

电絮凝处理含油污水性能的影响因素及极板结构优化

对配制的含油污水电絮凝净化，使用浊度计、紫外分光光度计对净化后的含油污水进行测量，研究极板材料、电流密度、极板间距等因素对电絮凝净化含油污水效果的影响，确定最优工况后对极板开孔进行结构优化。结果表明，最优工况为极板材料Al(阳)-Al(阴)、电流密度5 mA/cm²、极板间距4 cm;该工况下，浊度去除率为99.76%,除油率为86.26%;浊度去除率与极板开孔形状及大小的关系不确定；除油率为极板开圆孔优于开三角孔，孔径越大除油效果越好，6 mm圆孔除油率达到94.5%。     

孔板结构对梅花形孔板换热器壳程传热影响的模拟研究

采用ANSYS CFX对梅花形孔板换热器壳程的流动和传热进行了数值模拟研究,通过分析壳程流场揭示了孔板换热器壳程强化换热机理,得到了3种不同开孔率的孔板换热器壳程平均努塞尔数Nu以及压降Δp随雷诺数变化的规律。结果表明:由于孔板处流道面积较小,流体产生射流效应并伴有二次流现象,在破坏流动边界层的同时增强了流体扰动,强化了换热;3种换热器的Nu和Δp都随雷诺数的增加而增大,开孔率越低换热器的换热性能越好,但壳程压降也越大;开孔率0.215的换热器综合性能参数(Nu/Δp)比开孔率0.173和0.130的换热器平均高28.8%和50.14%。     

开孔泡沫金属换热性能的研究进展

介绍了开孔泡沫金属的结构特点和换热原理,重点从流动特性和传热特性两方面总结了国内外对开孔泡沫金属换热性能的研究进展,并且概述了迄今为止关于泡沫金属传热模型的研究情况,指出了今后开孔泡沫金属用于板式热交换器的研究方向。     

水在开孔泡沫铜中的池沸腾传热特性

对常温、大气压下水在开孔泡沫铜中池沸腾的传热特性进行了试验研究,观察了开孔泡沫铜中汽泡的生长特性及其变化规律,并与水在光管加热面的池沸腾特性进行了对比。试验结果表明:水在泡沫铜中池沸腾时,汽泡脱离直径和汽泡脱离频率随热通量的增加而不断增大,泡沫铜对水的池沸腾传热具有很好的强化效果。根据试验结果,得到了水在开孔泡沫铜中池沸腾传热的传热系数拟合关联式,为进一步的研究提供了依据。     

气垫式浆板干燥机热风箱系统传热特性

采用实验和数值模拟相结合的研究方法,在不同的喷口风速、气体温度和喷口开孔率的工况下对气垫式热风箱的传热性能进行了研究。实验数据与模拟结果基本相符,误差小于10%。结果表明,入口温度对表面传热系数的影响较小;喷口风速、出风板开孔率对表面传热系数有一定影响,均呈二次函数关系,分别在风速为2.7 m/s、开孔率为6.8%时,表面传热系数值出现拐点,达最大值。研究结果对气垫式干燥机的优化设计有着一定的指导作用。     

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。     

无溢流固阀板式热水塔热质传递特性

以蒸汽、水为实验介质,研究气流床煤气化系统的关键设备之一——固阀板式热水塔的传热特性。利用塔板上汽液二相逆流热质传递过程能量方程,根据实验结果拟合出了预测传热效率的公式,并通过改变开孔率、孔径、阀高和孔间距等固阀塔板结构参数研究其对传热特性的影响。实验结果表明:传热效率预测值与实验值相符程度较高,验证了公式能较好地描述热水塔内蒸汽-水一元体系直接接触冷凝传热过程;传热效率随着传热单元数的增加而增加,在液汽比(质量比)为5—32实验操作范围内,传热效率一般低于55%;当传热效率较低时可以通过减小动能因子,增大传热单元数,从而提高传热效率;当传热效率较高时,可以适当减小开孔率、孔径和阀高,增加传热面积,提高传热效率,而孔间距对传热效率的影响可以忽略不计。     

腰槽开孔矩形翼涡流发生器的传热和流阻特性

涡流发生器是一种广泛应用的被动强化传热元件,在换热器的换热壁面上以阵列形式布置。涡流发生器靠诱导和产生涡旋来削减或破坏壁面边界层从而达到强化换热。本文对安装腰槽开孔矩形翼涡流发生器和未冲孔矩形翼涡流发生器以及圆孔矩形翼涡流发生器的矩形通道进行了传热和流阻特性的实验研究。实验雷诺数范围为Re=1000~4000。结果表明:在相同雷诺数下,安装有腰槽开孔矩形翼涡流发生器的矩形通道的换热效果和流阻特性优于未冲孔矩形翼涡流发生器和圆孔矩形翼涡流发生器,腰槽开孔矩形翼涡流发生器综合换热性能最好。涡流发生器布置攻角和纵向间距对腰槽开孔矩形翼涡流发生器传热和流阻有较大影响,对比不同涡流发生器布置攻角和纵向间距,得出90°攻角布置和纵向间距为80mm布置的腰槽开孔矩形翼涡流发生器总和换热性能最好。     

梅花孔板纵向流换热器壳程流动与传热的三维数值模拟

基于梅花孔板纵向流换热器的三维物理模型,采用RNG k-e湍流模型,对其壳程流动与传热特性进行了数值模拟,以空气为工作介质,考察了孔板开孔率y=0.148, 0.18和0.214的换热器在雷诺数Re=4000~12000范围内的传热和压降. 结果表明,流体流过梅花孔后产生贴壁射流,射流的卷吸和二次流作用有利于流体的混合与传热. 换热器壳程平均努塞尔数Nu和单位长度压降Dp/lz均随开孔率y和折流板间距L减小而增大;与相同条件下弓形折流板换热器相比,在研究范围内,该流换热器的Nu提高了14.9%~52.88%,Dp增减幅度为152.85%~-16.62%,综合性能系数PEC为1.03~1.44,适当增大开孔率y和孔板间距L可提高换热器的综合传热性能.     

穿流塔板上二相直接接触冷凝的特性

穿流塔板上二相呈连续接触型式,其有效的传热空间大于溢流式塔板。比较了孔径、孔中心距和开孔率等固阀结构参数对穿流塔板传热效率的影响,考察了蒸汽和水的进口流量等操作参数对塔内沿轴向温度分布特性的影响。将塔板流动参数与传热单元数进行关联,建立了穿流式固阀塔板上热质同时传递效率的数学模型。将蒸汽-水二相直接接触冷凝的实验值与计算值比较,显示了模型具有较好的拟合程度。从实验结果可得,较小孔中心距、较大孔径和较小开孔率有助于强化热质耦合传递效率。随着入口蒸汽流量的增加和入口水流量的减小,蒸汽-水二相间的主要传热空间将沿塔高向上发展。     

孔板结构换热器传热与阻力性能的数值模拟

基于周期性全截面模型及RNG k-ε湍流模型,运用计算流体力学软件FLUENT对不同孔板结构换热器壳程流体流动以及传热性能进行了数值模拟分析,并通过文献试验数据验证了该数值模拟方法的可行性和准确性。在此基础上,对比分析了三叶孔、四叶孔、五叶孔、大圆孔、小圆孔等5种孔板结构的传热与阻力性能,探讨了支撑板等结构参数对其传热与阻力性能的影响,进一步采用场协同原理探讨了孔板换热器的强化传热机理。研究结果表明：采用RNG k-ε湍流模型以及周期性全截面模型可较为准确地模拟孔板换热器壳程流体流动情况;5种模型中五叶孔换热器的传热特性最好但阻力最大,小圆孔的传热效果最差但阻力最小;随着支撑板间距以及开孔高度的增加,换热器壳程的传热系数和压力降均逐渐降低;在支撑板后,速度矢量与温度梯度之间的夹角波动幅度变化剧烈,起到了强化壳程传热的效果;其中五叶孔板的场协同角波动幅度最大,强化传热效果最好。     

变扭率扭旋叶片强化传热特性

为探究扭旋叶片的结构参数--扭率变化率Tv对管道换热的影响,以水为介质,在Tv=-5~5范围内,采用实验和数值模拟方法研究了恒壁温条件下流体的传热和阻力特性,并分析了综合传热性能及强化传热机理。结果表明,沿流动方向Tv>0的扭旋叶片安装方式强化传热效果优于Tv=0,研究范围内Tv=2.5时综合强化传热比最高,相对Tv=0平均提高5.0%。而Tv<0时强化传热效果劣于Tv=0,应避免此种叶片安装方式。扭率的变化影响了流场结构,当Tv>0时,在近1/2流动区域内绕流旋涡的涡量和影响区域明显增加,同时,在绕流旋涡流动区域,压力、速度和温度的三场协同程度得到提高,进而强化了换热管道的传热效果。     

孔板结构换热器传热与阻力性能的数值模拟

基于周期性全截面模型及RNG k-ε湍流模型,运用计算流体力学软件FLUENT对不同孔板结构换热器壳程流体流动以及传热性能进行了数值模拟分析,并通过文献试验数据验证了该数值模拟方法的可行性和准确性。在此基础上,对比分析了三叶孔、四叶孔、五叶孔、大圆孔、小圆孔等5种孔板结构的传热与阻力性能,探讨了支撑板等结构参数对其传热与阻力性能的影响,进一步采用场协同原理探讨了孔板换热器的强化传热机理。研究结果表明:采用RNG k-ε湍流模型以及周期性全截面模型可较为准确地模拟孔板换热器壳程流体流动情况;5种模型中五叶孔换热器的传热特性最好但阻力最大,小圆孔的传热效果最差但阻力最小;随着支撑板间距以及开孔高度的增加,换热器壳程的传热系数和压力降均逐渐降低;在支撑板后,速度矢量与温度梯度之间的夹角波动幅度变化剧烈,起到了强化壳程传热的效果;其中五叶孔板的场协同角波动幅度最大,强化传热效果最好。     

低粘度流体下管壳式换热器开孔折流板换热性能的数值模拟

利用CFD软件FLUENT对上下布置的单弓形折流板开孔管壳式换热器在低粘度流体下的强化换热性能进行数值模拟。模拟结果表明,在低粘度流体下,开孔后的折流板换热器压力场分布比未开孔前分布均匀些,温度场分布同样遵循相似规律,发现未开孔折流板的背根部会产生滞留区,并且滞留区的范围随着速度的增大而扩大,折流板开孔后形成射流,滞留现象得到改善,有利于强化传热。     

变扭率扭旋叶片强化传热特性

为探究扭旋叶片的结构参数——扭率变化率Tv对管道换热的影响,以水为介质,在Tv=-5~5范围内,采用实验和数值模拟方法研究了恒壁温条件下流体的传热和阻力特性,并分析了综合传热性能及强化传热机理。结果表明,沿流动方向Tv0的扭旋叶片安装方式强化传热效果优于Tv=0,研究范围内Tv=2.5时综合强化传热比最高,相对Tv=0平均提高5.0%。而Tv0时强化传热效果劣于Tv=0,应避免此种叶片安装方式。扭率的变化影响了流场结构,当Tv0时,在近1/2流动区域内绕流旋涡的涡量和影响区域明显增加,同时,在绕流旋涡流动区域,压力、速度和温度的三场协同程度得到提高,进而强化了换热管道的传热效果。