自然对流条件下两种垂直放置纵向翅片管传热特性的数值分析

采用数值计算的方法对垂直放置的封闭式纵向翅片管和开放式纵向翅片管自然对流条件下的传热特性进行研究，得到了在基管恒壁温条件下两种不同类型翅片管周围的温度场与速度场，及其散热量、金属热强度及自然对流换热系数。结果表明，封闭式纵向翅片管的散热量、金属热强度以及自然对流换热系数都要高于开放式翅片管。因此在结构参数一定时，封闭式纵向翅片管要优于开放式翅片管。     

多物理场中热扩散效应对传热传质的影响

为了便于消除或控制室内挥发性有机化合物(VOCs),分析了VOCs在室内环境中的扩散规律。基于不可逆过程热力学原理,在考虑交叉耦合扩散效应的基础上,建立了3个物理量的梯度驱动下封闭空间内自然对流传热传质的数学模型。采用数值方法研究了室内环境中同时存在温度梯度、湿度梯度和VOCs浓度梯度时的自然对流传热传质现象,并着重考察了多物理量的梯度耦合作用下热附加扩散效应对传热传质的影响,展示了流场、温度场和浓度场等热附加扩散准则数STC的变化状况,研究结果表明,多物理场中热附加扩散效应对传热传质具有一定的影响,且具有复杂多解性。     

含不凝气体蒸汽的凝结换热数值模拟

该文通过Fluent软件进行数值模拟,研究了蒸汽流速、换热管管径和倾斜角度对含空气的水蒸汽管内凝结换热的影响。模拟结果表明:增大流速,减小管径,管内压降增大;在低流速下,管内压降随倾斜角度的增加而降低,降低幅度随流速的增加而减小,流速达到2 m/s后,压降先随倾斜角度的增大而变大,管长超过0.15 m后,随倾斜角度的增大而减小;在低流速下,管内蒸汽凝结换热系数随倾斜角度的增大略微增大;压降在小管径下随倾斜角度的增大而降低,在大管径下随倾斜角度的增大而增大,管径为0.016 m时,压降先随倾斜角度的增大而增大,在管长超过0.2 m后,随倾斜角度的增大而降低。     

Experimental study by PIV of swirling flow induced by trapezoid-winglets

The characteristics of the longitudinal vortex induced by trapezoid-winglets in a circular tube are investigated by the Particle Image Velocimetry （PIV） Technique with flow Reynolds number in the range of 500-13 000. In the experimental test section, four trapezoid-winglets are fixed symmetrically on the tube wall in two different ways： up-flow and down-flow. The results show that a counter-rotating vortex pair is formed behind each winglet and they distribute as a symmetrical vortex array in the transverse section. Between the two vortexes in a vortex pair the fluid flows towards the wall in the up-flow winglet case and away from the wall in the down-flow winglet case, corresponding also to the regions of peak values of the velocity components normal to the mainstream. Both of the flow patterns enhance the velocity in the near wall region, leading to the intensification of the transverse mixing and the mass transfer in the tube. With Reynolds number increasing, the flow maintains the vortex pattern in the case of the up-flow winglets, indicating better persistence of the longitudinal vortex, while the vortexes in the case of the down-flow winglets are more scattered and tend to breaking into small eddies. The trapezoid winglet shows the preferable turbulent disturbance characteristics in the tube and the experimental results provide benchmark data for further CFD studies.     

新型钢制散热器翅片管的传热分析及优化

通过试验测得了翅片管的温度分布 ,得出这种新型散热器翅片管的自然对流换热规律。通过对试验数据的分析整理得到了肋壁平均换热系数的经验公式。分析了翅高比、翅片夹角对平均换热系数、平均辐射换热系数的影响。以金属热强度最大为目标函数 ,采用解多变量最优化问题的坐标轮换法得出了该形式翅片管的最佳结构尺寸。     

双扩散效应对室内VOCs对流扩散的影响

消除室内的挥发性有机化合物(volatile organic compounds,VOCs)须掌握其扩散和分布规律,根据不可逆过程热力学基本原理,考虑双扩散效应的影响,建立了三个物理量的梯度驱动下封闭空间内自然对流传热传质的数学模型.并采用数值方法研究了室内环境中同时存在温度梯度、湿度梯度和VOCs浓度梯度时的自然对流传热传质现象,着重分析了考虑交叉扩散效应时热瑞利数和浮力比数等对室内VOCs对流扩散的影响.在温度梯度和VOCs浓度梯度方向相同时,热扩散作用促进了VOCs的对流扩散.     

振动管外流动与传热实验研究及场协同分析

采用实验与数值模拟相结合的方法研究了振动管外的流动及传热特性,利用正交设计方法分析了振幅、频率等参数对换热性能的影响,得到了低频区内换热效果与振动参数间的拟合关联式,并基于场协同理论得到了管外近壁区的协同角余弦值随频率、振幅的变化规律。通过分析发现：振动强化传热的效果随着频率和振幅的升高而显著增强,共振工况下换热最强。对比不同管型的换热性能,沿椭圆管短轴方向振动的传热效果最好,圆管次之,长轴最差,证明管型也为影响振动工况下对流换热性能的重要参数。     

过热蒸汽型热网换热设备的开发和研究

针对过热蒸汽放热器过程中不同阶段的特点,研制了一种以过热蒸汽为加热介质的城市热网换热器。采用冷轧高肋片管作为传热元件,并对肋片管表面几何尺寸进行了优化分析,采用自由旋转化传热技术,在提高换热系数的同时,降低了污垢的生成速度,换热器由主、副换热器两部分组成,采用复合流程结构,使凝结水过冷,消除了二次蒸汽损失,凝结水出口不必再装疏水器。     

梯形剖面圆形肋片管温度场的研究

提出了一种新的梯形剖面肋片管沿肋高（即沿肋根致肋端方向）温度分布计算方法,实测结果表明这一计算方法有较高精度,实验同时显示了沿肋宽方向（即沿肋片的厚度方向）的温度分布不均匀性,对环肋结构优化有重要参考作用。     

不凝气体对蒸汽射流冷凝影响的数值研究

通过二维轴对称数值模型研究了空气等不凝性气体对蒸汽射流与过冷水直接接触冷凝行为和传热特性的影响。采用CFX中的欧拉-欧拉双流体模型,结合热相变模型计算蒸汽的冷凝量、组分传递模型计算混合气体中组分的变化量;喷嘴出口的气体质量流量为300 kg/(m²·s),不凝气体含量在15%以内。结果表明,不凝气体阻碍了蒸汽与过冷水直接接触,形成热阻,恶化了冷凝传热,且热阻随不凝气体含量增加而增加;冷凝速率随不凝气体含量增加而减小;射流区长度随不凝气体含量增加而增加;不凝气体的存在,使水蒸气不能被完全冷凝,而剩余水蒸气的含量与初始不凝气体含量无关。