梯形和矩形纵肋管束特性研究及性能比较

研究得出梯形和矩形纵肋管束传热性能及流阻性能关系式,并着重分析两种纵助管束换热器的特性差异深入探讨了管束节距、肋高及厚度对传热和流阻性能的影响研究结果表明,即使同为纵助管束,由于肋片截面形式不同,其性能差异较大,换热程度相差-11％～34％,而流阻程度差距最高可达12倍梯形纵肋管束表现出更良好的低流阻特性和能量综合利用性能横向密排布置时,纵肋管束较光管管束具有更低的流阻特性和一定的传热增强作用,其中以梯形肋片更加明显     

梯形纵肋管束换热器传热及流阻特性研究

本文对纵肋管束换热器的传热、阻力特性进行了试验研究，得出传热特性和阻力特性关系式，并着重分析梯形纵肋管束换热器的特性。进一步探讨了管束节距、肋片高度对传热及流阻的影响情况。与相同结构的光管管束比较，换热增加１０％－３５％，而流阻最高增加４８％，最低情况下，低于光管。文中指出具有梯形纵肋的管束呈现出一种特殊的传热及流阻规律，它不但可获得较低的流动阻力，而且传热得以进一步强化。     

不同型面纵肋管束的综合能量特性研究

在研究得出梯形和矩形两种型面纵肋管束传热性能及流阻性能的基础上，依据换热过程的热力学能量原理，着重分析两肋片管束换热器的能量特性，探讨管束节距、肋高及厚度等结构参数和雷诺数及热流密度等工况参数对其能量利用的影响。研究结果表明：同为纵肋管束，但由于肋片截面形式不同，梯形和矩形纵肋管束综合能量利用程度差异较大；在相同的结构和工况条件下，梯形纵肋管束表现出良好的能量综合利用性能     

错列双管涡激振动风洞实验研究

针对横向流作用下换热器管束的涡激振动问题,采用低速回流式风洞对错列双管结构的涡激振动特性进行了实验研究,测量并分析了横向流作用下雷诺数和节径比对双圆管结构涡激振动特性的影响。实验中错列双管结构的水平距L/D范围为1. 5～3. 0,错位距H/D范围为0. 00～0. 75,风速U范围为0～18m/s。实验结果表明:在实验流速范围内,结构振幅先随流速的增加缓慢变化,流速达到临界值时振幅会突变增大,进入锁频区域,出现涡激共振现象。错列双管结构随水平距的增加,上游管尾流干扰对下游管柱的影响减弱。错位距较小时,下游管临界流速更小,锁频区间更宽。     

顺排椭圆管束绕流流阻特性数值模拟

运用标准k-ε湍流模型借助流体计算软件FLUENT6.0对流体绕流顺排椭圆管束的流体动力学特性进行了数值计算研究.计算结果表明,当绕流入口处速度的增加,各排管束后速度也在增加,而且呈轴对称性;绕流入口速度恒定情况下,随着绕流的进行,管排后速度在减小;雷诺数Re在18000～36000范围时,流阻特性参数-欧拉平均系数Eu随Re的增加而减小,随横向管节距S1的增加而增大,且欧拉数随管排数的增加迅速减小,大约经过7排管束后,趋于定值.     

气液两相流中顺列管束涡街特性实验研究

对受气液两相流横向冲刷的顺列管束旋涡脱离特性进行了实验研究。实验中通过测量顺列管束所受升力的频谱特性来确定涡街的脱离频率。实验中来流雷诺数的范围为 1.6× 10 4～ 8× 10 4,截面含气率的范围为 0～ 0 .30 ,横向管间距比 T/ D=1.5、 2 .0、 3.0 ,纵向管间距比 P/ D=2 .0、 3.0、 4.0。实验结果揭示了顺列管束涡街特性和斯特罗哈数随含气率、管间距、两相雷诺数的变化规律     

小尺度管壳式换热器壳侧阻力的特性研究

在小型风洞上,以空气为介质,分别对节距比(P/D)为1.5的光滑圆管顺列管束和错列管束进行了流动阻力对比实验,得到了不同来流速度下压降和欧拉数随雷诺数的变化曲线,并对壳侧阻力特性进行了分析,归纳出实验条件下两种结构管束的阻力关联式。结果表明:在相同节距比下,两种结构管束的压降和欧拉数都随雷诺数的增加而增大,但错列管束两端的压降和欧拉数都明显大于顺列管束的。     

三维槽道的周期性层流流动与传热

应用数值模拟方法分析了以周期性方式布置不同节距比(PR=L/H)、倾角为45°挡板槽道的流动特性与传热特性。挡板在槽道上下壁面对齐布置高度比(BR=b/H)为0.2,以便在槽道内部形成一对沿流向的反向旋涡。数值模拟计算Reynolds数范围为100~1000,流体介质为空气。计算结果表明:布置斜置挡板后,在槽道内诱导产生了沿流向的旋涡流,且在测试段中旋涡流冲击槽道上下壁面和槽道一侧壁面,结果使得传热效率提高;分析了范围内平均Nusselt数比Nu/Nu₀、摩擦系数比f/f₀及传热增强系数η随节距比PR和Reynolds数的变化关系,并建立了相应的准则关系式;当挡板间节距比为0.5时,传热增强系数可达最大值3.0。     

矩形通道内螺旋曲面肋的强化传热及其结构优化

研究换热器的矩形通道内设置螺旋面肋用来强化换热器的传热能力,利用Fluent仿真软件来数值模拟分析在不同结构参数(螺旋角度θ、迎流攻角β、肋横向间距P t、肋宽与肋纵向间距比v=b/s、排列方式)下,螺旋面肋对换热器传热性能以及通道内流体阻力的影响。采用正交试验优化设计螺旋面肋的结构参数,确定螺旋面肋的最佳结构参数,并实验测试在该结构参数下换热器的换热性能。数值模拟与实验结果表明:在Re=5 000,θ=35°,β=60°,P t=13 mm,v=0.65,排列方式为叉排时,换热器的综合换热性能最好。而且,实验测出优化型换热器的表面总换热系数K和压降Δp比普通型分别提高了65.7%和30.3%。     

花瓣状翅片管气体换热器(一)——横向冲刷花瓣状翅片管的强化传热机理研究

以空气为介质横向冲刷花瓣状翅片管（包括单管与管束）进行强化传热与流阻性能实验研究,并对其传热强化机理进行分析,结果表明,花瓣状翅片管的非连续周向翅片具有极好的传热强化效果,在实验范围内（Ｒｅ＝１０３～２×１０４）,本文提出了横向冲刷花瓣状翅片管传热性能的计算方法与理论分析模型,其计算结果与实验值符合良好。     

湿烟气工况下齿形螺旋翅片管束的性能研究

换热器烟气侧自身结构参数和外界条件是影响换热器换热及阻力特性的主要因素，采用数值模拟和实验方法研究了翅片螺距及烟气含水量对齿形螺旋翅片管束换热及阻力特性的影响。结果表明，在翅片螺距3.63～8.47 mm范围内，烟气侧 Nu随着翅片螺距的增大而增大，在不同入口烟温下，相对于3.63 mm翅片管，5.08 mm和8.47 mm翅片管 Nu分别增大3%~6%和9%~14%， Eu随着翅片螺距的增大而减小，相对于3.63 mm翅片管，5.08 mm和8.47 mm翅片管 Eu分别减小30%和50%左右；烟气含水量的适当增大，有利于提高齿形翅片管束的换热及阻力特性。     

翅片螺距对折齿型螺旋翅片管束性能的影响

为了提高平齿型翅片管的强化传热效果,通过改变其锯齿的扭转方向和偏折角度得到了折齿型螺旋翅片管。利用数值模拟和模化试验相结合的方法对基管外径分别为38 mm和51 mm的折齿型螺旋翅片管束进行研究,得到了翅片螺距对折齿型螺旋翅片管束的换热与阻力性能的影响规律和最优翅片螺距。结果表明:翅片螺距P_f在3.63~8.47 mm范围内,空气侧Nusselt数Nu随P_f增大呈先递增后递减的趋势;当P_f大于6.35 mm时,翅片螺距增大对Nu的影响相对已不明显;空气侧Euler数Eu随P_f增大而减小。对于基管外径分别为38 mm和51 mm的折齿型螺旋翅片管束,P_f为6.35 mm时其性能指标Nu·f ^-1/3均最大,因此P_f=6.35 mm是最优翅片螺距。     

顺排翅片管束加扰流件强化传热和阻力特性的试验研究

本文通过试验研究，对比了顺排翅片管束与管间加扭带、角钢和圆管时的传热和阻力特性，指出加扭带可强化传热３％－７％，管束阻力约增加３０％；加角钢可强化传热６％－２０％，管束阻力约增加１９％－４０％；加圆管可强化传热０．３％－３．５％，管束阻力约增加５％。加扰流件在低流速时的效果好于高流速时的。     

H型鳍片管结构参数选取方法

提出了单位质量鳍片管换热量与引风单位耗功所回收热量两个评价H型鳍片管性能的主要指标,给出了H型鳍片管结构参数选取的方法。通过对不同鳍片宽度与鳍片间距的H型鳍片管进行数值研究发现,单位质量鳍片管换热量随鳍片宽度的增加先增加后降低,并且在不同鳍片间距下,该指标达到最大值时所对应的鳍片宽度均在55～60 mm;引风单位耗功所回收热量随鳍片宽度的变化也呈现出先增加后降低的趋势,但在不同鳍片间距下,该指标达到最大值时所对应的鳍片宽度逐渐增加。当两个指标达到最大值时,所对应的鳍片间距均为最小值,因此,在选取鳍片管结构参数时,应根据单位质量鳍片管换热量与引风单位耗功所回收热量两个指标并兼顾制造工艺与热量回收区域的积灰状况进行选取。     

Flow and heat transfer characteristics of finned tube with internal and external fins in air cooler for waste heat recovery of gas-fired boiler system

In this present study, attempts were made to investigate the flow and heat transfer characteristics of finned tube with internal fins and external fins by experiment and numerical simulation. The test finned tube was installed in a single smooth tube and formed a shell-and-tube heat exchanger. The experiments were conducted in heat transfer test system with hot air in the tube side and cold air in the shell side. Overall heat transfer coefficients were calculated and heat transfer coefficients in the tube side were determined. Three-dimension computation was performed to predict the flow and heat transfer performance in the finned tube. The effects of external fin height and pitch of the finned tube on shell-side flow and heat transfer were studied by numerical simulation. The numerical results agree well with the measurements. The maximum differences between the present numerical results and the experimental data are approximately 6.9% for heat transfer coefficient and 4.7% for friction factor, respectively. The velocity and temperature fields are obtained to discern the mechanisms of heat transfer enhancement. Numerical results indicate that the steady and spatially periodic growth and disruption of vortices occur in external fin to fin region.     

管束结构对开缝翅片椭圆管换热器性能的影响

在模化试验验证的基础上,对不同横向管间距S₁、纵向管间距S₂和椭圆管长短轴比a/b的开缝翅片椭圆管换热器进行了数值模拟,分析了管束结构的差异对开缝翅片椭圆管换热器性能的影响。结果表明：横向管间距在60.55～70.55 mm范围内,空气侧Nu和Eu均随S₁减小而增大,S₁为60.55 mm时换热器综合流动传热性能最好;纵向管间距在65～75 mm范围内,空气侧Nu随S₂减小而增大,Eu变化不明显,S₂为65 mm时换热器综合流动传热性能最好;横向管间距对开缝翅片椭圆管换热器传热、流动性能的影响较纵向管间距更为明显;在等周长条件下,椭圆管长短轴比a/b在1.5～2.5范围内,a/b为1.8时换热器综合流动传热性能最好。研究成果可为此类换热器在工程实际中的应用与进一步优化提供依据。     

翅片结构对双向开缝翅片管换热器性能的影响

为了获得翅片结构对双向开缝翅片管换热器传热与阻力性能的影响规律,对不同翅片间距P_f和开缝高度S_h的双向开缝翅片管换热器进行了数值模拟,并对数值模拟结果进行了模化试验验证。结果表明：当R_e<7200时,增大P_f会提高双向开缝翅片管换热器的传热与阻力性能;当R_e>7200时,减小P_f会提高其传热性能,降低其阻力性能;随着S_h的增加,双向开缝翅片管换热器的传热性能先降低后提高,阻力性能先提高后降低;对于不同翅片结构的5种双向开缝翅片管换热器,P_f越大,综合流动传热性能越高,但实际换热面积会减小,需综合考虑;在R_e=2734~6712范围内数值模拟与试验结果吻合较好,数值模拟能较准确地反映双向开缝翅片管换热器的传热与阻力特性。研究成果可为双向开缝翅片管换热器的结构与性能优化提供依据。