环形布膜器垂直管内R113降膜蒸发换热特性数值研究

通过建立垂直管内降膜蒸发物理数学模型,对环形插头型布膜器管内R113的气液两相逆流降膜蒸发换热特性进行二维非稳态数值研究,分析了管内液膜流动分布以及壁面温度和液膜表面温度分布,对比了加热前后液膜厚度的变化.结果表明:随着降膜蒸发过程的进行,液膜下端开始出现液滴飞溅,且不断向上端发展;R113在管内降膜蒸发过程中壁面温度和液膜表面温度沿流动方向逐渐升高,气相温度变化趋势则相反;从壁面到管中心,温度沿径向逐步降低,在近壁面1mm前后其分布趋势相反;加热后液膜厚度明显减小,且下游液膜厚度变得相对均匀.     

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。     

降膜过程中液膜厚度和温度同步测量系统研制

针对金属圆管外降膜过程中关键参数的高精度测量,研制了基于双波长激光吸收光谱技术的液膜厚度和温度同步测量系统,利用该系统对不同工况下竖直和水平金属圆管外降膜过程液膜厚度和温度进行同步测量,同时结合图像法和热电偶对该系统的测量精度进行验证.结果 表明:不同方法测得的金属圆管外液膜厚度和温度的变化趋势吻合良好,二者最大平均偏差分别为4.3％和3.8％;该系统有望为深入研究液膜形成、流动及蒸发过程提供高精度、高灵敏度和无干扰的测试手段.     

竖直圆管内R113的降膜换热特性数值模拟

为开发适用于低温热源的高效降膜蒸发换热装置,本研究采用FLUENT软件对低沸点有机工质氟利昂(R113)在竖直管内汽液两相逆流降膜蒸发进行模拟研究。汽液界面捕捉选用VOF模型,并通过udf编程模拟汽液两相蒸发传热,研究了喷淋密度、热流密度及入口温度对R113降膜蒸发换热的影响。结果表明:在一定结构参数下,存在降膜换热最佳喷淋密度;在一定喷淋密度下,热流密度对降膜换热影响显著,且热流密度越高换热效果越好;随着入口温度升高,降膜换热效果削弱,且高于某温度后其对降膜换热几乎没有影响。     

氨水竖管降膜蒸发实验和理论研究

为了增强氨水竖管降膜蒸发过程中的热质传递效果,建立了降膜蒸发过程的数学模型,基于有限容积法对模型进行了求解,并通过实验验证了模型的准确性,用数学模型计算了溶液的速度场、浓度场、膜厚和换热量,得出结论:降膜蒸发过程的入口段小于100 mm,在入口段,溶液的流速和膜厚都发生剧烈的变化;最佳的布膜厚度是由溶液进口流量决定的;单位管长氨气的蒸发量随管长由上而下逐渐减小,前3 m管长的蒸发量占整个蒸发量的80.64%。基于建立的数学模型,可以确定不同流量下的布膜器最佳布膜厚度和管道最佳长度,为降膜换热器的优化设计提供参考。     

基于水平圆管外加装排液板降膜流动的数值模拟

为了研究排液板对水平圆管外降膜流动与传热的影响,建立了水平圆管底部加装排液板的物理模型,采用流体体积函数(VOF)模型对其管外降膜流动进行了数值模拟,并将数值模拟结果与文献中的实验数据进行了对比.结果表明:加装排液板的水平圆管的平均液膜厚度比未加装排液板的水平圆管薄,管壁局部Nu大,排液板起到加速排液及减薄液膜的作用,有利于强化传热;排液板高度越大,管外同一周向角位置处的液膜厚度越薄,管壁局部Nu越大;排液板厚度较小或者较大都不能有效发挥加速排液的作用.     

海水淡化中降膜蒸发过程的实验研究

由于横管降膜蒸发具有传热系数高、热耗低、可利用低品位能源等优点,横管降膜蒸发技术成为低温多效海水淡化技术中应用最广泛的方法.搭建了单管横管降膜试验台,观测了横管降膜蒸发的流动过程,研究了横管降膜蒸发过程中的流动特性和传热特性,归纳了管间距、喷淋密度对横管降膜蒸发过程中流动特性和传热特性的影响.实验结果表明:喷淋密度的增...     

碳化硅电热元件制备工艺的优化

碳化硅由于它优异的热、机械及电阻率性能而被广泛用于加热元件。通过对SiC电热元件制备工艺的研究和制品性能的测试,找出最佳的素烧温度和最佳素烧填充料,并对比了单热源烧成和多热源烧成的温度场的特点,找出了烧成的最佳温度区域。测试实验产品的导电性能、抗压强度,使用X-射线粉末衍射仪对制品的物相进行分析,使用电子扫描显微镜对制品表面形貌、孔道结构与分布、晶体结构进行分析,确定影响碳化硅电热元件电性能的因素。     

R410A/R404A/R407C在T型翅内螺纹水平管外的降膜蒸发换热研究

为分析R410A、R404A、R407C在T型翅内螺纹水平强化管外降膜蒸发的换热特性,分别在变喷淋密度(0. 047～0. 113 kg/(m·s))、变蒸发温度(0～16℃)以及变热流密度(10～40 k W/m~2)条件下进行了实验,采用"Wilson"图解法以及热阻分离法进行实验数据处理,得到了3种制冷工质在管外降膜蒸发时的换热特性。结果表明:随着喷淋密度的增加,R410A、R404A和R407C 3种制冷工质的管外降膜蒸发传热系数先增加后减少,存在最佳喷淋密度,分别为0. 092、0. 088和0. 095 kg/(m·s);随着蒸发温度的升高,R410A和R404A的管外降膜蒸发传热系数先减小后增大,而R407C的管外降膜蒸发传热系数则一直在增大,但均小于R410A和R404A;随着热流密度的增加,3种制冷工质的管外降膜蒸发传热系数也随之增大,其中,R410A的换热性能最好,R404A次之,R407C最差。通过传热分析以及实验数据拟合,得到了3种制冷剂的降膜蒸发传热关联式。     

横管降膜蒸发内系统自平衡多效回热式太阳能海水淡化装置模拟

基于降膜蒸发与降膜凝结机理,设计建造了一台具有三效回热性能的太阳能多级蒸馏装置,用电加热水箱模拟太阳能集热系统,进行了模拟实验。实验结果表明,由于在本蒸馏系统中采用了横管降膜蒸发及降膜凝结技术,使其中大部分的蒸汽潜热及部分盐水的显热得到了多次重复利用,因而系统有较高的性能系数。在供热水温度为75℃、系统内部压力为15kPa时,性能系数达到2.0。探索与分析了影响产水率的主要因素,给出了合理的取值范围。     

恒热流时污垢对管内对流换热过程热力学性能影响的分析

基于热力学第一、二定律,在恒热流工况下分析了污垢对管内对流换热过程热力学性能的影响,提出了一项在恒热流工况下反映污垢对管内流换热过程热力学性能影响的指标-无因次熵产相对增加数;讨论了管内流体雷诺数（无污垢时）和无因次热流密度等参数对无因次熵产相对增加数的影响。研究结果表明,该指标不仅能反映污垢对管内传热过程的影响,而且能反映污垢对管内流动过程的影响,而由污垢层导热所引起的熵产在管内传热过程总的熵产中占有重要的地位,同时,还把结果与恒壁温时的有关结果进行了比较。     

导流板结构对真空管热水器流动与换热的影响

针对真空管与水箱连接处出现随机涡流,不利于换热的问题,建立了真空管内加装导流板结构模型,运用Ansys Fluent软件对加装不同长度、厚度导流板结构的热水器进行三维数值模拟研究。导流板的存在减小了管内及连接处冷热流体的混合,使速度场均匀,流动稳定无扰动,保证了冷热流体的有序流动;特别是在真空管的下半部分,流体由水箱流入真空管处的速度提高,且流动稳定无涡流;加装不同长度导流板后,真空管底部、中部以及接近水箱入口处的水流平均速度提高了20%～313%,大大地增加了真空管下半部,特别是底部的热交换效率。     

锥形内肋管传热与流阻性能的数值模拟

根据纵向涡强化传热技术提出了新型的强化换热管——锥形内肋管,运用数值模拟方法,研究了新型强化换热管结构参数锥底宽度a、导程P、肋深e和Re数对Nu、沿程阻力系数f及传热综合因子η的影响。结果表明：换热管内壁面边缘处产生了较多的微小涡流,有效破坏了流动边界层,强化了传热。在充分湍流的条件下,流体Re越小、e越小,其综合传热性能越强。当Re<15 000时,a对η的影响要大于P;在过渡点后, P对η影响较大。通过综合传热性能分析,给出了适合不同Re区间的锥形内肋优化参数。     

气汽混合流体凝结液膜传热特性研究

液膜厚度对凝结传热具有较大影响,且传热管管型影响着凝结液膜形成及排除。为了通过改变管型降低液膜厚度达到强化传热的目的,对圆管、椭圆管及滴形管等三种管型凝结液膜建立了相应的物理及数学模型,并计算了液膜沿管壁的厚度分布及传热系数;分析了三种管型对液膜传热的影响。结果表明:在气汽混合流体凝结传热过程中,不同管型其凝结液膜厚度差别较大;壁面温度和混合流体速度对液膜传热均有影响;相同条件下滴形管管壁上所形成的液膜,其平均厚度较薄,传热系数较高,因此滴形管传热性能优于其他管型。     

相变贮热管管内强化传热的数值研究

以管壳式相变换热器为例,研究了肋片对增强贮热管管内传热的影响。建立了内部设置肋片的贮热管放热过程的数理模型,分析比较了不同的肋片参数,如肋片布置密度、长度及厚度等因素对贮热管放热效果的影响,并通过瞬态传热过程的计算,确定了与多种肋片布置方式所对应的相变贮热管的有效导热系数。     

连续型螺旋折流板换热器结构及性能研究

连续型螺旋折流板换热器一直受限于加工工艺而未能得到广泛应用,本文提出采用加装中芯管的方法,实现了连续型折流板的加工,并给出了连续型折流板螺旋升角和螺旋包络面的计算方法。利用Fluent软件,与现今应用较广泛的1／4椭圆形折流板换热器的流动和换热特性进行模拟比较。结果表明,连续型折流板换热器换热能力提高了近一倍,综合性能系数也提高了近30％,虽然1／4椭圆折流板压力降较小,但其折流板的漏流,也严重降低了传热能力。为在工程中推广应用连续型螺旋折流板换热器,本文提供了理论依据和技术支撑。     

强化传热管束狭窄空间内R_11的沸腾换热特性

对紧凑型滚压面传热管管束狭窄空间内R－11的沸腾强化换热进行了实验研究,确认了由紧凑型滚压强化管束组成的满液式蒸发换热器具有良好的换热性能。其原理是利用强化传热管管束狭窄空间提前从自然对流换热转换为旺盛核沸腾换热,实验结果确认了管束形成的狭窄空间和强化传热面两种强化技术对沸腾换热的强化效果不能简单叠加。     

多管型套管式换热器传热与流阻性能试验研究

多管型套管式换热器是在大尺寸外管的内部布置多根内管所构成的换热设备 ,与单根内管的套管式换热器相比 ,流量大幅增加 ,选用螺纹内管和管间折流板可以强化传热。对于多管型套管式换热器的传热性能试验 ,采用修正威尔逊法进行试验计算 ,得出了两种多管型套管式换热器的传热与流动阻力性能试验结果。     

Numerical prediction of flow and heat transfer in a channel in the presence of a built-in circular tube with and without an integral wake splitter

A numerical investigation was carried out to study the heat transfer behavior of a circular tube in cross-flow configuration with a longitudinal fin attached at the rear of the tube. The investigated configuration is intended to model either an element of a cross-flow heat exchanger or an element of the array of pin fins. The longitudinal finning of a circular tube is assumed to be in a configuration where the fin is attached at the back of the circular tube. The longitudinal fins, built-in with the tubes, are called integral splitter plates. The splitter plate creates a streamlined extension of the circular tube. It brings about enhancement of heat transfer from the tube surface. A reduction in the size of the wake zone in comparison with the wake of a circular tube is observed. Narrowing of the wake zone reduced convective heat transfer from the tube surface but the splitter plate itself generated an extra fin area for conduction. Overall, there is an improvement in heat transfer past the circular tube with an integral splitter plate compared with the case of flow past a circular tube without a splitter plate. Flow and heat transfer results are presented for three different chord lengths of the splitter plate and three different values of the Reynolds numbers (500, 1000 and 1500). The heat transfer enhancement obtained by finning was compared with that obtained by increasing the diameter of the unfinned tubes.     

板式相变贮能换热器传热模型和热性能分析

建立了板式相变贮能换热器的无量纲传热模型。它对流体入口流量、入口温度随时间变化情况和需考虑入口效应及添加肋片的情况均适用。模型解和文献准稳态解吻合。作为算例,藉此模型从各时刻的流体温度、相变界面随空间的分布情况和相变蓄热比、相变传热效率、传热系数、完全相变截面位置随时间的变化情况六个角度分析了一板式相变贮能换热器的相变传热性能。该模型可为板式相变贮能换热器的结构优化设计和热性能分析提供帮助。