新型螺旋盘管换热器的流动及传热性能研究

一种新型的高换热效率的螺旋盘管换热器。将该新型换热器与普通的管壳式螺旋盘管换热器进行理论分析对比,该新型换热器具有以下主要三个方面优势:可轻松拆卸,定期清除管外壁上的污垢;能有效提高管外侧的对流换热系数;有效减少了管壳体本身的蓄热耗能。通过理论分析计算,比较了设计新型螺旋盘管换热器的性能优劣;并进行了实验研究,在实验中,通过对比实验发现新型螺旋盘管换热器管外侧水流速是普通螺旋盘管换热器的2.3倍,管外侧对流表面换热系数是普通螺旋盘管换热器的1.69倍。验证了新型螺旋盘管换热器能够有效提高换热能力,为螺旋盘管换热器的结构设计、性能优化提供有益的理论和实践依据。     

一种综合非线性回归法和Wilson图解法计算对流换热系数的新方法

介绍了Wilson图解法求解换热器管内对流换热系数关联式的方法及该方法在计算过程中存在的问题,提出了一种应用非线性回归分析的求解方法,通过试验采用非线性回归分析和Wilson图解法进行修正相结合的方法求解出换热器管内对流换热系数关联式并与经典经验综合式进行比较讨论。结果表明,该综合法与Wilson图解法相比,具有计算简单、快捷,结果准确、可靠的优点。     

直翅片管换热器传热和阻力特性的模拟试验研究

通过模拟试验的方法，对直起片管换热器的传热，阻力特性进行了模拟试验研究，得出了丰相应几何条件下管外对流换热系数及磨擦系数的准则方程，并与热管换热器综合性能试验台上直翅片热管余热管余热锅炉所测量的数据相比较，结果表明，在模拟条件下试验得到的准则方程是可靠的。     

3个表征换热器换热特性的变量

引　言换热器广泛应用于制冷、化工及能源等工业生产领域 ,是许多工艺过程必不可少的设备 .换热器换热性能分析评价指标目前已有数十种 ,如温度效率Ｅ、传热单元数ＮＴＵ、可用能流率等[1] .Ｂｅｊａｎ提出以熵产生单元数为换热器性能评价指标[2 ] ,也有学者提出火用效率指标[3,4 ] .但这些多是从换热器设计、选型的角度出发 ,独立考虑某一指标 ,对指导换热器实际经济运行用处不大 ,缺乏实用性 .换热器长期使用中难免会出现玷污、流体温度及流量变化 ,必将改变换热器的换热性能[5,6 ] .这些现象对不同换热器的换热性能影响程度不同 ,有关这…     

新型折流杆换热器的流动与传热数值模拟

依据核心流传热强化原理,设计了一种新型粗杆-细杆组合式折流杆换热器,建立了相应的物理和数学模型,并对其传热与流动特性进行了计算模拟,并将计算结果和相同杆径的折流杆换热器进行了比较。结果表明,该新型换热器壳程的对流换热系数与折流杆换热器相当,但流动阻力远远小于折流杆换热器,综合性能优于折流杆换热器,而且Re数越高,优势越明显。     

基于最小方差的对流换热准则式非线性回归算法及检验

目前换热器测试中的回归方法对测量过程和测试对象的要求仍有很多限制条件,对于换热管形状复杂的新型换热设备进行回归时,这些限制使获得准则方程式更加困难,测量周期增加.通过提出一种新的回归算法,以最小方差作为回归条件直接得到固定侧表面传热系数以及改变侧准则方程式,避免了Wilson法及等流速法等需要的限制条件.该方法仅依赖于对流换热两侧的热阻串联关系,得到的准则式与两侧流体工质、通道形态及流动状态是否相同均没有关系,降低了得到准则方程式的条件并简化测量过程,且与国家标准要求的测试条件对应.发展了使用二分法进行非线性回归得到准则方程式的算法,通过生成并使用模拟数据检验表明算法是准确可行的,使用实验数据求解得到的固定侧表面传热系数和流动侧准则方程指数也在合理的范围内.     

不连续双斜向内肋强化换热管性能

引言管壳式换热器在石油化工、能源动力、造纸、制药等领域应用十分广泛,换热强化对于其节能降耗具有十分重要的意义.近30年研制开发出几十种强化换热管,例如螺旋槽管、波纹管和翅片管等,并得到了比较成功的应用.但相关的研究多数仍然停留在经验的基础上,即研究者根据其经验设计出某种具体的强化技术,然后通过实验和数值计算归纳出适用于一定范围的经验关联式.因此,传热强化研究目前仍属于技术领域[1],研究人员通常所采用的经验性的研究方法不可避免存在着一定的局限性.过增元等[2]提出了一种新的强化换热理论———对流换热场协同理论,为对…     

紧凑式工业换热器传热试验平台设计与应用

为研究管翅式和板翅式2种紧凑式换热器的传热特性、阻力特性以及它们的性能评价,设计了一套基于GCMS组态软件的传热性能试验平台。该试验平台可用计算机测控系统进行数据采集和流程控制;用Wilson图解法确定对流换热系数,并拟合出努塞尔准则关系式;可得到△P=f（M）和Eu=f（Re）阻力特性曲线;可对换热器进行瞬态特性的分析;可用熵分析法和火用分析法对换热器进行性能评价。     

立式花瓣管外空气螺旋流动传热及流阻性能研究

螺旋隔板花瓣管换热器具有优异的换热性能,但由于目前基础数据不足,螺旋隔板花瓣管换热器的应用还未能普及,研究花瓣管几何结构参数对换热过程的影响规律及传热机理,可为该类型换热器提供设计依据.今在实验中通过采用空气在缠绕金属螺旋片的换热管外套管环隙中的换热来模拟螺旋隔板换热器的换热过程,研究了空气在缠绕螺旋片的立式光滑管和不同翅片高度与间距的立式花瓣管外螺旋流动的传热与流阻性能,分析了花瓣管翅片高度和间距等主要几何结构参数以及管外空气流速对传热与流阻性能的影响.实验结果表明:翅片高1.5mm、间距1.0mm的花瓣管具有最佳的传热性能,花瓣管外空气对流换热系数是光滑管的1.48～3.24倍;在实验范围内,随着空气流速的增加,花瓣管外空气对流换热系数与流动阻力也相应增加,但综合换热性能下降并在空气流速为36.0～42.2m·s-1时达到最低值.     

汽-水换热器内流体诱导振动强化传热试验

提出利用换热器内流体诱导振动实现强化传热的方法 .在利用传热表面振动提高对流换热系数的同时 ,利用振动变形减少积垢 ,降低污垢热阻 ,实现了复合强化传热 .对管内外流体流动诱导弹性管束的振动特性、强化传热特性和污垢特性进行了试验研究     

施工条件下CO2泡沫压裂液的对流换热特性

引　言水力压裂是油气井增产、注水井增注的一项重要技术 ,在开发低渗透率油气田中压裂起到了关键性的作用 ,本来没有工业价值的油气田经压裂后可变为有相当储量及相当开发规模的大油气田 .在影响压裂成败的诸因素中重要的是压裂液及其性能 ,对于大型压裂 ,这个因素就更为突出 .压裂液的类型及其性能对能否造出一条足够尺寸的、有足够导流能力的裂缝有着重要的影响泡沫作为压裂液在 2 0世纪 70年代初获得广泛应用 ,通常为气体 (CO2 或N2 )与压裂液 (如水基聚合物羟丙基胍胶等 )的两相混合物 .由于它具有油层伤害低、返排能力强、滤失量小、用液效率高、黏度适当、携砂能力强等特点 ,在压裂液体系中占据了相当重要的地位 .目前在国外 ,泡沫压裂液占整个压裂液体系的 30 %～ 5 0 %压裂液的流变特性如表观黏度、流变参数、热稳定性、剪切稳定性等对于携砂能力、造缝能力以及管流压降的预测具有决定性的作用 ,将直接影响到压裂参数的选择、压裂效果的评估 .对CO2 泡沫压裂液流变特性的研究参见作者的另一文献[1] ,在此不作说明 .在影响压裂液流变特性的诸多因素中温度的影响巨大 ,而在泵注过程或裂缝中泡沫流体不断和地层岩石间进行...     

采用扩展温度振荡法测量超临界CO2扁管内对流换热特性

As a natural working,fluid carbon dioxide (CO₂) has shown great potential in refrigeration and air conditioning industry. The heat transfer and pressure drop performance of supercritical CO₂ in pipes is necessary for gas-cooler design. This paper presents an experimental investigation of supercritical CO₂ heat transfer characteristics using temperature oscillation method.Considering the variable fluid temperature, an extended and more reasonable temperature oscillation model is built and used for heat transfer coefficient evaluation. The convective heat transfer coefficient of supercritical CO₂ flowing in an aluminum multi-channel flat pipe is measured for the first time.Experiments are performed under one typical pressure and temperature condition.The experimental setup and data acquisition as well as processing program are described in detail. New dimensionless heat transfer data in the form of Nusselt number via Reynolds number are given and analyzed.The results could be a good reference to gas-cooler design.The paper also supplies a general model or tool for determining local convective heat transfer coefficient which can be used more widely.     

Heat transfer coefficient for a single coke piece

The heat transfer coefficient for a single coke piece is determined experimentally, in the case of convective heat transfer with coolant gas. The experimental method and apparatus are described. A mechanism is proposed for the convective heat transfer of the coke piece with inert gas. The heat transfer coefficient in the coke bed is considerably increased on account of additional turbulization of the flux.     

采用扩展温度振荡法测量超临界CO2扁管内对流换热特性

引　言近年来ＣＯ2 跨临界制冷系统已引起了学术界和工业界的极大关注 .在空调、热泵及系统组件方面已进行了大量研究工作[1～ 4 ] .对车辆空调和一些一体化机组而言 ,紧凑、质量轻的热交换器十分必要 ,小直径换热管或微通道换热管有可能扮演重要角色[5] ,并且也有利于解决系统的高压设计问题 .在实际应用中一个需要深入研究的问题是ＣＯ2 跨临界制冷系统气体冷却器内的超临界换热过程 .文献 [6]对一般应用条件下的超临界换热做了详尽评述 .文献 [7]则针对ＣＯ2 制冷的应用条件对超临界换热做了介绍 .总体而言 ,现有的可用实验数据范围有限 …     

减阻型纳米流体在圆管内的流动和换热特性

实验测定了在Reynolds数4000～16000范围内,质量分数0～0.5%的石墨、多壁碳纳米管、Al₂O₃、Cu、Al、Fe₂O₃、Zn纳米粒子加入到100～400 mg·kg^-1浓度的十六烷基三甲基氯化铵(CTAC)减阻剂中所制备的减阻型纳米流体的摩擦阻力系数和对流传热系数。结果表明:在CTAC中加入水杨酸钠(NaSal)与去离子水所配制的减阻剂具有一定的稳定性和很强的减阻特性,当减阻剂浓度为200 mg·kg^-1时其减阻特性最优。石墨纳米粒子在增强对流换热和减少流动阻力方面具有较佳的综合性能,当石墨纳米颗粒质量分数为0.4%时,其综合性能因子K是去离子水的5倍。最后给出了减阻型石墨纳米流体在圆管内的流动阻力和换热关联式,其计算值和实验值吻合良好。     

多孔铝内体积对流传热系数的测量

引　言多孔铝 (合金 )作为一种高孔隙率 (孔隙率 >0 9)多孔介质 ,具有明显的多功能性[1] .通孔型多孔铝是指多孔铝的内部孔隙互相连通 ,且外部流体可以通过 ,具有比表面积大、质量轻的特点 ,是开发强化换热装置的优选材料 ,有可能在新型紧凑式换热器、回热器、风冷冷凝器 (或冷却塔 )等换热设备研制过程中获得应用 .但流体流经多孔铝的　对流换热特性实验数据比较缺乏 ,对各种影响因素的研究也欠充分 .Hwang等[2 ] 测量了空气流经70 %、 80 %、 95 %三种孔隙率多孔铝的体积对流传热系数 ,但缺乏对孔隙密度、母材性质等影响的研究 .何德坪…     

石膏基相变储能构件的数值模拟分析

以石蜡为相变储能材料,石膏为基础材料,制备不同配比的石膏基-石蜡相变储能构件并利用现有热工测试方法进行了热工性能测试。将测试数据代入经验证过的相变模型模拟了北京地区被动式建筑中相变构件的应用效果,并对结果进行了优化处理。结果表明：随着石蜡含量的增大,相变构件的热导率随之减小;制备的四种配比中PCM质量分数为33%的相变构件在北京地区被动式建筑中应用效果最好,在过渡季中较传统建筑可节能10%;增大构件的热导率与提高墙体表面对流传热系数均可提高室内舒适度与节能效果,且对流传热系数的影响程度更大。     

梭式窑空气动力模型中紊流流动与对流传热的数值模拟研究

为深入了解梭式窑对流换热规律和产生换热不均匀的原因，利用CFD软件FLUENT^TM 5.4.8，构造了非保形结构化－非结构化混合网格，采用标准紊动能－紊动能耗散率（K－ε）模型，对梭式窑空气动力模型内部紊流流动与传热进行了数值模拟研究。得出了烧嘴射流的发展过程以及烟气速度场和温度场的分布特征。分析了料垛之间以及料垛局部换热的不均匀分布特征和成因。结果表明：外围料垛换热较强、内部料垛换热较弱，造成料垛间换热不均匀。料垛间隙的周期性分布导致料垛周向换热不均匀，三层烧嘴作用范围不同导致料垛纵向换热不均匀，有关数值模拟结果与文献实验数据符合较好。在此基础上，提出了调整料垛码法、烧嘴位置和流量匹配等改善对流换热均匀性的措施，并给出了调整原则。     

建筑外表面对流传质系数的测量方法

建筑外表面对流传质系数是围护结构热湿耦合计算和建筑能耗模拟中的重要参数。为直接准确得到该参数,提出了建筑物壁面对流传质系数的测量方法,该方法通过测量萘试件的质量通量和表面温度,即可计算得到壁面传质系数。为验证该方法的准确性及可靠性,在风洞内设置6组不同风速工况,分别采用了萘升华法与传统热平衡法进行对比。结果表明：随风速的增加,萘试件表面温度随之降低,而对流传质系数逐渐增加。两种方法测试结果接近,二者所得对流传质系数相差在10%以内,不同风速条件下平均偏差小于5%,认为该测量方法可行。该研究可为室外真实条件下建筑外表面对流传质系数提供测试方法指导,对热湿耦合计算和墙体蒸发换热的研究也具有重要意义。     

撞击速度对连续液滴撞击热圆柱壁面局部传热特性影响的实验

借助高速摄像机捕获连续液滴撞击热圆柱壁面后的动力学行为,通过直接测试与数值计算方法相结合,获得了不同撞击速度下沿周向和轴向的局部对流传热特性。结果表明,当液滴撞击速度较小,液膜未发生飞溅时,由于圆柱面的各向异性,沿轴向的对流传热系数单调减小,而沿周向,对流传热系数先减小后略有增大;根据对流传热系数沿周向的变化,将圆周划分为撞击区域、热扩散区域和尾部脱离区域;增大液滴撞击速度主要提高撞击区域和热扩散区域的对流传热系数,而对尾部脱离区域对流传热系数的影响并不明显。当液滴撞击速度超过某一临界值(在本文的实验条件下约为1.53 m/s)时,液膜发生飞溅,此时继续增大撞击速度,壁温的降低不再明显。