超临界二氧化碳在微细管内的换热特性

建立了内径为1.31mm单管的三维模型,使用CFD软件Fluent分析了超临界二氧化碳在竖直微细管道内的换热特性,并对热通量、进口质量流速、流动方向和压力对超临界二氧化碳换热和压降的影响进行了研究。数值结果表明:增加进口质量流量能够使壁面边界层减薄,增强换热效果。改变热通量的大小对超临界二氧化碳换热和压降影响很小。由于重力和浮升力的影响,流动方向对换热性能的影响较大,流体竖直向上流动时的传热系数大于竖直向下和水平方向流动时的传热系数。     

蒸汽发生器支撑板表面流体薄膜动态特性分析

对蒸汽发生器支撑板表面流体薄膜的动态特性进行了分析。使用有限元分析软件ANSYS研究了支撑板的固有频率、开孔半径、压力、流体薄膜厚度和流体粘度等因素对支撑板刚度系数和阻尼系数的影响。通过分析得出了刚度系数和阻尼系数与影响因素之间的关联式。     

一种新型变截面换热管强化传热性能

针对工程中广泛存在的管内层流换热传热系数低的问题进行了强化传热研究,并在传热强化理论的指导下,开发了一种新型变截面换热管。分别建立不同参数下的新型变截面换热管和普通圆管模型,采用大型CFD分析软件FLUENT借助数值模拟的方法,研究新型变截面换热管结构对管内层流换热的影响。研究结果表明,该新型变截面换热管在层流情况下可较大程度地强化管内换热,而其流阻增加较小,具有良好的综合强化传热性能。在本文研究的范围内,变截面换热管的Nu和η均随L₁/d_i或L₂/d_i的减小而增大,且η>2.22。计算结果为强化管内层流换热提供了一定的指导和理论依据。     

超临界二氧化碳在微细管内的换热特性

建立了内径为1.31 mm单管的三维模型,使用CFD软件Fluent分析了超临界二氧化碳在竖直微细管道内的换热特性,并对热通量、进口质量流速、流动方向和压力对超临界二氧化碳换热和压降的影响进行了研究。数值结果表明：增加进口质量流量能够使壁面边界层减薄,增强换热效果。改变热通量的大小对超临界二氧化碳换热和压降影响很小。由于重力和浮升力的影响,流动方向对换热性能的影响较大,流体竖直向上流动时的传热系数大于竖直向下和水平方向流动时的传热系数。     

扇叶型折流板换热器壳程性能及传热机理的数值模拟

利用数值模拟方法比较分析了扇叶型折流板换热器及螺旋折流板换热器流动传热性能及传热机理。结果表明:两种换热器壳程流动状态相近,流体倾斜于管束流动;扇叶型折流板换热器壳程传热系数和压降大于螺旋折流板换热器;雷诺数2 500—5 500时扇叶型折流板换热器综合性能低于螺旋折流板换热器,当雷诺数大于6 500时扇叶型折流板换热器综合性能略高于螺旋折流板换热器;扇叶型折流板换热器内壳程流体要比螺旋折流板换热器中的壳程流体更早的进入充分发展阶段,导致扇叶型折流板换热性能较高;扇叶型折流板换热器壳程流体流场和温度场协同性优于螺旋折流板换热器,因此前者具有更好的对流传热性能。     

管壳式换热器壳体的高温蠕变有限元分析

建立了简化的管壳式换热器三维模型,利用ANSYS软件对模型的温度场和应力场进行了有限元分析,对比分析了1h和105 h后的应力场,分析了高温蠕变模拟结果。结果表明:由于蠕变变形引起的应力松弛使得105 h后的应力最大值较1h后的出现了明显的下降,最大值出现的位置也发生了变化;经过105 h后换热器的最大蠕变应变达到了0.337,严重蠕变发生的位置主要在封头顶端和筒体中部,与文献报道的失效部位一致,证明了模拟结果的准确性。     

异形片式倾斜折流栅换热器壳程强化传热数值模拟

采用CFD软件FLUENT,Standard k-ε模型,借助数值模拟方法对异形片式倾斜折流栅换热器和常规帘式折流片换热器流动传热性能进行研究,并利用场协同理论分析异形片式倾斜折流栅换热器的折流栅不同倾斜角度对壳程传热性能的影响。结果表明:壳程雷诺数在6 000—10 000范围内,同常规帘式折流片换热器相比,异形片式倾斜折流栅换热器折流栅与折流片平行排布时,壳程传热系数和综合性能分别增加12.7%—13.9%和6.4%—7.6%;折流栅和折流片交错排布时,壳程压降降低18.45%—19%,壳程综合性能略高于常规帘式折流片换热器;异形片式倾斜折流栅换热器折流栅倾斜25°时,壳程传热系数和综合性能最好,且速度场和温度场协同性最优,因此25°为异形片式倾斜折流栅换热器最优倾角。     

人字形角对导孔型板壳式换热器壳程流体流动与传热特性的影响

以导孔型板壳式换热器为研究对象，通过数值模拟探究了双人字形板波纹角度的变化对壳程流体流动、传热性能的影响，采用粒子图像测速(PIV)对壳程流场分布和流速进行了试验验证。结果表明：PIV试验与数值模拟得到壳侧速度矢量分布一致，轴向速度的平均误差为2.93%,最大相对误差为13.24%。与矩形板式换热器不同的是，导孔型板壳式换热器的换热能力和压降损失随着角度的增大而提升，在β=60°达到临界点，随后随着β的增大换热能力有所削弱。壁面平均涡强Se与换热效率Nu存在对应关系，Nu随着Se的增大而增大，拟合的关联式误差在±9%以内。此外，在研究范围内，不同β下的综合性能随着质量流量m的增加而减小，β=30°时综合性能最好，该研究结果可为工业设计选择提供参考。