金属氢化物反应器的传热性能与反应特性分析

建立内置螺旋换热管的金属氢化物反应器的3维数学模型,其特点是耦合了螺旋管内载热流体温度变化对反应过程的影响。根据所建模型并采用多物理场软件对反应器传热及反应过程进行数值模拟,分析了不同操作参数下反应器的传热性能与吸氢反应特性。结果表明:吸氢反应过程可划分为3个阶段,第1阶段主要受氢气压力影响,第3阶段主要受传热过程控制,其间为过渡段;氢气压力的减小能降低反应速率和床层平均温度,当其低至0.6 MPa时,反应速率显著降低;载热流体温度的升高使传热温差减小,从而导致反应速率降低,当其高至323 K时,反应已不能彻底进行;床层中,靠近螺旋管壁处温度较低,反应更为充分,但远离管壁的区域换热性能较差,反应较缓慢,由此指出了换热结构的改进方向。     

金属氢化物储氢反应器放氢特性的数值模拟

为了研究金属氢化物储氢反应器放氢过程的热质传递特性,本文建立了金属氢化物反应器的二维轴对称数学模型。此反应器内装填了Ti0.95Zr0.05Mn1.55V0.45Fe0.09储氢合金和膨胀石墨组成的复合压块。通过与文献中实验数据的对比验证了所建立模型的有效性。论文考察了换热流体温度、流体平均流速和氢气排出压力变化对金属氢化物反应器放氢过程的影响,比较了优化操作参数和基准操作参数下的放氢性能。并对优化操作参数下放氢反应过程特征进行了分析。模拟结果表明：换热管附近床层区域的换热效果更好,放氢反应进行得更快。当换热流体温度从313.15K升高到353.15K时,放氢时间从17100s降低到了6700s。虽然提高换热流体平均流速可以缩短反应器的放氢反应时间,但其强化效果是很有限的。当换热流体流速超过3m/s时,氢化物床与换热管壁之间的接触热阻成为整个传热过程的主要热阻,增加流速的强化效果已不明显。优化后的操作参数为：氢气排出压力为0.3MPa、换热流体温度为353.15K、换热流体平均流速为3m/s。与基准操作参数相比,放氢反应时间缩短了约56%,对操作参数的优化能够显著地提高反应器的放氢速率。Ti0.95Zr0.05Mn1.55V0.45Fe0.09合金的放氢反应过程仅仅在前4s内主要受氢气压力的控制,而随后的反应过程主要是受传热过程控制。     

内置双螺旋结构换热管金属氢化物反应器的传热性能

针对金属氢化物反应器传热性能较差的问题，提出了更紧凑高效的双螺旋结构换热管。建立了内置螺旋管的金属氢化物反应器的三维数学模型，研究了换热流体入口平均流速对反应器传热性能的影响，确定了模拟中入口平均流速的范围，对比分析了单、双螺旋结构对反应器性能的影响。结果表明：在换热流体入口平均流速大于0.5m/s以后，能达到较好的换热效果，换热流体的平均真实温升趋于稳定。减小螺旋导程可以明显提高换热流体的平均真实温升和反应器的传热性能。对于导程为60mm的单、双螺旋结构管，床层平均温度降至300K所用时间从7000s缩短到3000s。导程为30mm的双螺旋结构管的单位重量输出?功率比导程为15mm的单螺旋结构管更高，可见内置双螺旋结构管反应器的传热性能优于内置单螺旋结构管反应器。双螺旋结构管具有更大的换热面积，在反应器床层内的位置分布更加均匀，从而提高了反应器的传热性能。     

a——苯乙醇脱水绝热反应器的设计

<正> 一、前言绝热反应器结构简单,器内没有传热装置,催化剂均匀堆置床内,将反应物予热到适宜温度通入床层就可以反应了。对于热效应不大,反应温度又允许在较宽的范围内变化,那么,只要收率和反应控制不受影响的情况下,采用绝热式反应器则既节省又方便。绝热反应器又分厚床层和薄床层两种,厚床层绝热反应器是用于要求有大量催化剂而具有中等反应速度的情况。这种绝热反应器又分在反应器外部设有中间加热或中间冷     

管内添加物对传热和阻力的影响

Ⅰ前言对流体与固体壁面之间的传热(即所谓给热)的强化问题,近年来关于管内加入添加物的方法有较多的研究报导,应用的原理亦不尽相同:有的添加螺旋圈等,使流体沿管前进的同时,产生旋转或其他的二次运动而增加湍动程度;有的用人造的管壁突起物来增加流体的湍动程度;有的在管中加一同心的管(或棒),以减小当量直径;又如文献中较全面地介绍了强化传热的方法。我国在大跃进中,也试验了将换热管壁压上螺纹以强化传热,取得了较好的效果,已在某些工厂采用及继续试验;最近,还对添加螺旋圈的强化机     

二维滴流床反应器内分配器与流体分配

作为反应原料的液相在反应器床层中的分配和泣湿情况直接影响反应过程的效率、反应产物的质量和收率等,而床层内液体分配情况与分配器性能有直接关系。为了更好地了解滴流诃反应器内液体分配情况,以及液体分配器对床层内液体分配器对床层内液体分本的影响,利用二维滴流床反应器可视化图像技术,分别考察了使用普通垂直管分配器和喷射型分配器时,二维滴流床反应器内的液体分配情况。通过对实验得到的大量图片分析发现,流体的寝分     

微针肋热沉中流体流动及传热的数值模拟

针对前期试验过程,采用商用软件FLUENT进一步分析了流体横掠方形微针肋热沉的流动及换热特性.结果表明,RNGk-ε紊流模型更适应试验工况;流体流线曲折,扰动强;流动过程中,流体压力不断降低,温度逐渐升高,在针肋区尾部形成大小不一的涡流,涡流中压力保持不变,但温度有较大波动;沿流动方向,各个肋的换热系数不断降低,但降低幅度在减小,到达一定肋数后几乎不再变化,且肋正面与背面的换热系数差别也随流动的发展不断减小.     

U型埋管换热器及其周围土壤非稳态传热的数值分析

针对地源热泵U型换热器埋管、周围回填材料及土壤传热过程,建立了将U型管壁的边界换热取为第三类对流换热条件的二维非稳态传热模型,并对其温度分布进行了数值模拟分析．分析结果表明：U型埋管换热器管壁内对流换热热阻和管壁导热热阻对U型埋管换热器及其周围土壤非稳态传热过程的影响较小,但相互热干扰造成进、出水管壁自身各角度的温度存在明显差异．各处土壤温度达到准稳定阶段所需要的时间随其与U型埋管的距离增加而增加．     

凹槽型微通道内液体流动换热特性的实验研究

微通道热沉是解决微机电系统电子元器件冷却问题的有效途径.为提高微通道热沉的传热性能,设计2组不同水力直径的微通道热沉,分别在其流道壁面加工三角形凹槽和扇形凹槽.搭建微通道内液体单相流动与换热实验平台,以去离子水为流体介质,实验测试不同流量下微通道热沉的进出口液体压力、温度和加热面温度.以微通道流动压降、摩擦常数、加热面温度、努塞尔数和场协同数为评价标准,系统研究凹槽型微通道的流动和换热性能,结果表明:当水力直径相同时,扇形凹槽微通道内液体流动压降小于三角形凹槽微通道内的;当水力直径较小时,三角形凹槽微通道的换热性能优于扇形凹槽微通道的,水力直径较大时,扇形凹槽微通道则具有更好的散热能力;当单个通道内流体速度小于1.12 m/s时,扇形凹槽微通道的综合性能优于三角形凹槽微通道.     

热二极管在储能式太阳热水器中的应用研究

介绍了热二极管概念及其工作原理,分析了太阳能相变储能材料所应具备的热物理性质,对热二极管传热性能以及储能材料的相变规律开展了实验研究.实验结果表明:热二极管具有良好的启动和等温传热性能;当加热段内工质充液率约为85%时,热二极管传热效率和冷凝段换热系数均达到最佳值;储能材料内部在相变过程中存在不均匀性,且与冷凝段管壁间的换热系数较小.     

内置螺旋线圈换热管换热分析及数值模拟

概述了螺旋线圈装置的强化传热原理。通过建立光管和内置螺旋线圈换热管的三维流动模型,利用Fluent软件以黏性流体变压器油为研究对象对换热管内速度场、温度场、压力场以及换热过程进行了数值模拟。对比两种模拟结果表明,内置螺旋线圈的换热管内流体流动比较复杂,流体在近壁面处呈明显的螺旋流动,流体的径向速度和切向速度都有提高。总的来说,换热管内布置了螺旋线圈以后流体在其中的流动比在光管内有更强的湍流度,且能够打破流体的速度边界层,增强了流体的对流换热,极大提高了传热系数。     

外掠管束间空气-水蒸发冷却传热传质及压降特性模拟

为进一步揭示外掠管束间蒸发冷却传热传质及压降特性,综合考虑了管束壁面水膜的形成及湿空气-喷淋水间传质过程,采用DPM(Discrete phase model)与水膜耦合的欧拉-拉格朗日方法,建立了外掠管束间空气-水蒸发冷却传热传质及压降特性分析模型。首先,采用文献实验数据验证了模型的可靠性,其误差在1%范围内;然后,采用模拟方法,研究了外掠管束间传热传质及压降沿竖直高度方向的变化特征。结果表明：由于湿空气焓差和饱和空气焓差的变化,导致传质系数沿盘管高度方向发生波动,但总体呈降低趋势;在同一工况下,湿空气焓差对传质系数的影响较大,传质系数的波动主要是湿空气焓变化造成的;外掠交错管束间喷淋水膜温度并非保持恒定不变,而是随盘管高度的降低而降低,即沿下落方向液膜温度逐渐降低;交错管束底部区域喷淋水蒸发量最大,沿盘管高度方向,喷淋水蒸发量降低;喷淋水发过程主要发生在管束表面及管束尾流区,通过在管束间增加挡板或者减小管间距,可以强化管束表面及尾流区流场扰流作用,增强喷淋水的蒸发冷却作用;交错管束间传热系数在换热盘管中间稳定区域变化较小,其受进气温度、喷淋水温度及相对湿度的影响较小;交错管束间压力...     

花丝内插物强化管内凝结换热的研究

本语文对花丝内插物在管内凝结换热的强化作用进行了理论机理分析和实验研究，旨出大空隙率花丝元件在流动阻力增加不大的情况下，可使管内流动提前诱发湍流并强化凝结换热，使竖直管内临界液膜雷诺数比光管下降一个数量级，凝结换热系数比光管高３倍以上，同时花丝内插物可在低换热温差下实现高换热量，这对大量低温热源的利用、节能技术、提高能源利用率等有重要的工程意义，本文将根据实验研究结果给出其模拟准则方程和较佳花丝几     

基于FLUENT的管壳式换热器壳程流场数值模拟研究

利用ANSYS参数化建模方法建立了管壳式换热器的参数化模型,在ANSYSFLUENT中对管壳式换热器壳程流体的流动与传热进行了数值模拟计算,得到换热器壳程流体温度场、速度场和压力场;分析了折流板间距及弦高对换热效率和壳程流体压降的影响,对于设计传热效率高、流体阻力小的换热器进行了有益探索。     

导向管充气喷动床的流动与传热特性研究

在直径９２ｍｍ的有机玻璃制导向管充气喷动床反应器内,以玻璃珠为实验物料,以空气为喷动和充气气体,在导向管充气喷动床的最大允许充气速度范围内,考察充气速度对导向管充气喷动床的最小喷动速度、床层压降、中心喷泉高度的影响,采用示踪粒子的方法,研究充气速度对颗粒在壁效应区的下移速度的影响。并考察了热模装置内充气速度对壁与床层间传热系数的影响。结果表明：充气有利于导向管喷动床的喷动床的喷动及操作稳定性;充气     

波纹管内层流脉动传热和阻力特性的数值研究

为探讨波纹管和脉动流同时使用能否实现复合强化传热的效果,利用计算流体力学软件Fluent数值模拟了波纹管在管内流体发生周期性速度变化条件下的传热和阻力特性．模拟的边界条件为：管壁温度293K;管内工质为水,入口温度333K,平均流速0．02m／s,脉动频率厂分别取2、4、5、8、10Hz,振幅A分别取0．2、0．4、0．6、0．8、1;出口压力为0．通过分析传热强化系数、沿程阻力增强系数、效应评价准则数,结果显示：管内脉动流既能强化波纹管的传热也会弱化传热;相比稳态流条件,传热最大能被强化约5．9％;脉动流会增大波纹管的沿程阻力;综合考虑传热的强化作用和流动阻力的增加,在A≥O．8且,≥4Hz条件下,管内脉动与波纹管能起到复合强化传热效果;脉动流条件下波节附近漩涡周期性的产生和消失是传热被强化和沿程阻力增加的主要原因．     

基于金属氢化物的单级氢压缩机的性能模拟

基于金属氢化物的氢压缩机是金属氢化物最有前途的应用之一。它具有从低温位热源中回收动力、对环境友好、安全可靠等优点。以LaNi5合金为氢压缩机的工质,建立了考虑壁面对流换热系数、合金导热系数、热源温度等因素的能量分析模型,应用有限容积法对描述反应床与储氢罐间的动态平衡过程进行了离散求解,综合分析了其操作工况的改变,对单级氢压缩机性能的影响,并提出了系统的优化措施。给定氢压缩机的压力比,氢压缩机存在最低热源温度;效率随热源温度的增加先增后减,冷源温度大约控制在285 K;给定冷、热源温度,合金导热系数与对流换热系数值亦存在最合适值;在给定工况及反应床尺寸下,储氢罐容积对压缩机性能有较大的影响。     

波纹翅片管换热器空气侧流动换热的三维数值模拟

基于有限容积法建立波纹翅片管换热器流体流动与传热的计算模型,在不同送风速度工况下,分别对6种不同波纹倾角结构换热器内流体的流动及传热进行了数值模拟,分析了流道内的温度场、压力场及速度场的变化规律,得到了换热量、压降以及出口温度随入口风速变化的规律。结果表明,换热量、压降以及出口温度均随波纹倾角的增加而增大;换热量随着送风速度的加快而增加,压降及出口温度随着送风速度的加快而降低;翅片板间流体的流动与传热存在比较明显的不均性,导致换热管背风侧存在明显的传热"死区"。