组合涡发生器在螺旋板式换热器上的强化传热研究

在螺旋板式换热器螺旋通道内设置三角翼和椭圆柱组合涡发生器,利用流体计算软件Fluent进行三维数值模拟。研究了Re为4000～7000内组合涡发生器对通道平均Nu和平均阻力系数f的影响,并应用场协同原理进行了分析。与只加装椭圆柱涡发生器的螺旋板式换热器进行对比,结果表明,纵向涡发生器产生的二次流能改善螺旋通道内的速度场与温度场的协同性,起到强化换热作用。在正三角形排列方式下,组合涡发生器通道的平均Nu比椭圆柱涡发生器的平均Nu增大8.7%,阻力因子f减小23.7%,强化换热的效果较好。     

相间内插两种转子换热管的换热及阻力特性

对相间内插螺旋开槽转子与低流阻转子不同数目比(Y)转子的圆管进行了换热及阻力特性的实验研究,结果表明,相间内插两种转子后明显对换热效果产生影响,换热效果和阻力特性与两种转子数目比Y有关。阻力系数(f)随着Y值的增大而增加,在所有相间排列方案中,螺旋开槽转子与低流阻转子的数目比Y=2时,换热效果最好,平均努赛尔数(Nu)和阻力系数(f)均比单一螺旋开槽转子高,努赛尔数(Nu)较螺旋开槽转子提高4%左右。     

管带式换热器空气侧传热传质与阻力性能的准则关联式

报道了管带式换热器空气侧换热及阻力性能的实验结果，给出了计算空气侧换热系数、析湿系数与流动阻力的准则关联式。这些公式的可信度较高，可在工程设计中应用。     

小尺度圆形通道内流动换热特性试验研究

对圆形细通道流动与换热特性进行了试验测量,着重考察了通道几何参数(直径、长度)对其流阻系数和换热系数的影响规律,试验中雷诺数Re范围为500～5000.研究结果表明:通道直径越小,通道内流体的流阻系数越大,换热系数越大;通道长度越长,通道内流体的流阻系数越小.这将为圆形细通道的应用提供参考.     

梯形波纹板式换热器换热性能试验研究

以水-水为换热介质,采用某型号梯形波纹板式换热器进行换热性能试验研究,通过流体流动状态、温度变化、压降和总换热系数对两种操作方式进行评价。结果表明,同时增加冷热流体流速的方式能够提升湍流度,并且可以将换热效率提高16. 35%,但是该操作方式升温效果较差,而且当冷热流体流速比值大于1时压降大、能耗也大。同时,通过等流速法计算获得换热准则方程和阻力准则方程,并计算获得梯形波纹板冷热流体的对流换热系数,结果表明,当2 000 相似文献   

空调设备中开缝翅片换热器在湿工况下的性能分析

对空调设备中常用的2．3mm、2．5mm、2．8mm翅距开缝式翅片换热器在湿工况下的换热性能和阻力性能进行实验分析，得到了在错排布置下，其空气侧的努谢尔数Nu及摩擦阻力系灯随雷诺数船和析湿系数车的函数关系式，对工程的实际应用具有一定的指导作用。     

纵向节距对锯齿螺旋翅片换热管特性影响的试验研究

锯齿螺旋翅片管是在连续螺旋翅片管基础上发展而来的强化换热管型,具有易于制造、翅化比大,换热系数和翅片效率更高等优点,在大型气体换热设备中具有广泛的应用前景.为获得管束布置结构对锯齿螺旋翅片换热管特性的影响,在分析其影响机理的基础上对9个锯齿螺旋翅片管错列管束进行试验研究,获得纵向节距S2对锯齿螺旋翅片管束换热与阻力特性的影响规律,并提出相应的关联式.试验结果表明:在相同雷诺数Re和管束横向相对节距S1/do下存在最优管束纵向相对节距S2/do使得翅侧努塞尔数Nu与综合换热性能j/f(Colburn传热因子与摩擦因子比值)最大;翅侧欧拉数Eu随S2增大而减小;在试验研究的S2/do=2.41～3.07范围,选取较优S2可使管束翅侧Nu数提高6%且Eu数稍有减小,管束j/f可相应提高约7%.     

微通道换热器试验测试系统研究

搭建了一套测试微通道性能参数的循环换热试验系统,介绍了组成该系统的微通道换热器、模拟芯片、微型泵、恒温装置以及控制测量等部件.以水为介质,对三种不同结构型式微通道换热器的传热及流动性能进行了试验研究,测量了进出微通道换热器的冷却液流量、温度和压差以及模拟芯片表面多个测点的温度等参数,获得了微通道换热器内的流动阻力和传热特性.     

机械密封对流传热系数数值研究

考虑动环、静环之间的摩擦生热,采用SSTk-ω湍流模型,对接触式机械密封腔内流体的对流换热进行数值研究,并采用基于SIMPLEC方法的有限体积法进行数值求解。结合流场分布特点,利用局部Nu数和平均Nu数分析动环、静环表面的对流换热性能。结果表明:静环表面对流换热系数的变化规律与动环转速和冲洗量之间的相对大小有关;动环表面的对流换热系数则主要与转速相关;采用不同模型得到的动环表面平均Nu数关联式在低Re数时差别不大,但高Re数下基于机械密封结构模型的关联式较基于圆筒模型的关联式适用性更好。     

基于CFD的低温回热器流动传热性能分析北大核心CSCD

为探究超临界二氧化碳(S-CO_(2))再压缩布雷顿循环系统低温回热器冷侧ZigZag微通道内结构参数ZigZag角度θ、单位周期流道轴向长度P对S-CO_(2)湍流状态(16000≤Re≤68000)下流动传热性能的影响,对其传热与流动阻力进行了数值模拟。结果表明:随着θ的增大,低温回热器冷侧S-CO_(2)传热性能提高而流动阻力急剧增大;随着P的增大,传热性能与流动阻力均下降;对比二者变化,ZigZag微通道内S-CO_(2)流动传热性能对θ更为敏感;为使低温回热器冷侧综合传热性能较优,Re不宜过高,θ=15°时,Re不宜大于5.5×104。利用数值模拟结果拟合Nu关联式,拟合值与模拟值最大偏差12.44%;拟合关联式与Kim关联式(θ=40°)吻合较好,最大偏差8.95%。     

新型同轴套管式换热器强化传热研究

同轴套管式地热能开采技术是用于中深层地热能开采的有效方式。为了增强同轴套管式换热器的换热效率,提出了一种带螺旋翅片的新型同轴套管式换热器。基于有限体积法,对比分析新型与普通型同轴套管式换热器的换热性能,得到螺旋翅片结构对换热性能的影响,揭示其强化传热机理。结果表明：通过增加螺旋翅片的翅高或减小螺旋翅片的螺距,可有效增强同轴套管式换热器内流体流动的湍流动能,达到提高换热性能的目的;与普通光滑管换热器相比,翅高为19 mm,螺距为300 mm的新型换热器在雷诺数为27000时,努赛尔数提高了35.5%,摩擦系数提高了91%,热性能系数达到最高1.093;增加翅片和减小螺距都可以增加采出温度和采热功率,翅高为19 mm,螺距为300 mm换热器较光滑管换热器采热温度提高了5.4 K,采热功率提高了32.4%。为高效同轴套管式换热器设计提供了理论依据。     

螺旋折流板与弓型折流板强化管换热器的传热性能对比

以油-水换热为对象,比较了螺旋折流板与弓型折流板三维翅片管换热器的壳程传热与压降性能.试验结果表明,2台实验换热器的壳程努塞尔特常数和压降都随雷诺常数的增加而增加,但螺旋折流板三维翅片管换热器的努塞尔特常数随雷诺常数的变化更明显.在相同雷诺常数下,螺旋折流板换热器的努塞尔特常数是弓型折流板换热器的1.2～1.5倍,而压...     

管板间隙对管壳式换热器流动与传热的影响研究

管壳式换热器中,由管板间隙引起的漏流不利于换热器的传热。通过一种新型网格生成方法,对所建立的三维实体模型进行网格划分,并利用CFD软件Fluent进行数值模拟,研究不同情况下壳程与管程的流动与传热特性。计算中采用标准k—ε模型,SIMPLE算法,压力方程为标准格式。将模拟结果引入换热器评价指标,全面分析管板间隙对管壳式换热器流动与传热的影响。     

三种管壳式换热器传热与流阻性能对比实验研究

弓形折流板换热器壳程流体横向冲刷换热管时存在流动阻力大和传热死区大等缺点,折流杆换热器壳程流体纵向流动,但当壳程流体雷诺数Re较小时传热性能不佳。为克服上述缺点,研究开发了一种新型高效节能的斜向流管壳式换热器,该换热器壳程流体总体呈纵向流动,局部区域流体倾斜冲刷换热管束。对斜向流换热器与折流板换热器和折流杆换热器传热与流阻性能的对比实验研究表明,在同等壳程流体流量下,斜向流管壳式换热器的传热系数、压降和综合性能均介于折流板换热器与折流杆换热器之间。研究结果为管壳式换热器升级换代提供了一种新技术和新装备,也为热力系统中换热器选型和结构优化设计提供了重要依据。     

高粘度流体在三维内肋管中层流强化传热性能研究

以润滑油为工质,采用正交原理试验设计方法,对高粘度流体在叉排列三维内肋管中的流动和传热性能进行了研究。结果表明:离散的三维内肋结构能够促进高粘度流体在较低的雷诺数下完成从层流向湍流的转变。说明在高粘度流体的换热问题中,采用三维内肋管可以有效促进流态转变,并因此获得明显的传热强化效果;对试验数据采用最小二乘法进行多元线性回归,获得了三维内肋管中高粘度流体在层流区的流阻和换热准则方程式;根据Webb定义的热力性能系数,作为强化传热性能的判断指标,得到了性能最优的三维肋结构组合,为结构优化指出了方向。     

生物质热风炉换热器流场及热交换模型研究

在对生物质热风炉换热器进行实验研究的基础上,根据其特点建立了相应的三维分析模型,并基于多孔介质分布阻力模型,采用SIMPLE算法、标准k-e湍流模型和壁面标准函数法,通过求解三维N-S方程和能量方程模拟了烟气在换热器管程流动和空气在壳程流动的传热过程。得到了不同的壳程流体流速下的温度场、速度场、质点迹线图,通过实验验证了分析模型的正确性。对影响生物质热风炉换热器流场及热交换的关键因素进行了探讨,为相关设备的设计、优化及应用提供了有价值的参考。     

铝泡沫填充在内管的套管换热器内的流动和传热特性研究

对空气流经铝泡沫填充方形套管换热器内管的流动和传热进行了试验研究,通过数值模拟对其内部的压力场、速度场和温度场进行了描述,并和传统的套管式换热器进行了比较。结果表明：试验结果与数值模拟结果符合较好。热流量和压降都随孔密度或者流速的增大而增大。填充铝泡沫后强化传热明显,虽然压降也大于空管,但通过对换热器压降和传热性能的综合分析,得出填充铝泡沫后换热器的综合性能比不填充泡沫金属的普通套管换热器更好。     

排尘孔涡轮冷却叶片叶顶流动与传热研究

涡轮叶片叶顶排尘孔用于清除冷气中掺杂的尘粒,以保证气膜孔和冲击孔的可靠工作,但排尘孔射流引起叶顶流动和传热问题。采用参数化方法建立有、无排尘孔涡轮冷却叶片几何模型,基于包含叶片主体、主燃气通道和三腔回流式内冷却通道的全局模型,采用流热耦合数值分析,开展排尘孔对涡轮冷却叶片叶顶流动与传热问题的初步研究。研究结果表明,对比有、无排尘孔叶片,排尘孔射流可降低叶顶平均温度约25 K;冷却通道对流换热作用和叶顶排尘孔射流可使叶顶平面降温400～600 K,冷却效果与冷却通道冷气流量和尘孔结构在叶顶位置相关;排尘孔叶顶射流对叶顶间隙高温燃气泄漏具有阻碍作用,可以提高叶片总压恢复系数约0.5%～1.5%,随着冷气流量的增大,这种作用增强;尘孔结构设计应兼顾射流对叶顶流动与传热的共同影响。     

Heat transfer characteristics of liquid-solid suspension flow in a horizontal pipe

Particles in liquid-solid suspension flow might enhance or suppress the rate of heat transfer and turbulence depending on their size and concentration, The heat transfer characteristics of liquid-solid suspension in turbulent flow are not well understood due to the complexibility of interaction between solid particles and turbulence of the carrier fluid. In this study, the heat transfer coefficients of liquid-solid mixtures are investigated using a double pipe heat exchanger with suspension flows in the inner pipe. Experiments are carried out using spherical fly ash particles with mass median diameter ranging from 4 to 78 μm. The volume concentration of solids in the slurry ranged from 0 to 50% and Reynolds number ranged from 4,000 to 11,000. The heat transfer coefficient of liquid-solid suspension to water flow is found to increase with decreasing particle diameter. The heat transfer coefficient increases with particle volume concentration exhibiting the highest heat transfer enhancement at the 3% solid volume concentration and then gradually decreases. A correlation for heat transfer to liquid-solid flows in a horizontal pipe is presented.     

复合中空热管传热性能研究

为了解决工业中的大量低品质烟气余热的回收利用和烟气酸露点腐蚀导致设备容易失效的工程问题,提出了一种复合中空热管传热元件,介绍了其结构及工作原理;对其内部传热机理进行了分析,并对其启动特性、等温性能和传热性能进行了试验研究。研究结果表明:复合中空热管在外管壁温度30℃时,加热时间2 min之内就能正常快速启动工作;在自然空气对流冷却条件下,具有较好的等温特性;复合中空热管的传热系数随着冷却水雷诺数的增加而增加;在加热蒸汽温度低于125℃的低温蒸汽加热条件下,当冷却水的雷诺数为6650时,复合中空热管的传热系数为1350W/(m2.℃)。试验研究结果为复合中空热管换热器的工程应用提供了基础。