复合式波纹板传热与阻力特性数值研究

DN(double notched)型波纹板传热元件在回转式空气预热器中应用广泛,为了揭示DN板波纹通道内的微观流动形态和强化传热机理,本文采用LBKE(Lam and Bremhorst k-ε model)湍流模型和计算流体动力学(CFD)数值模拟技术对DN板的传热、阻力特性展开研究,预测DN板的传热和阻力系数,分析DN板通道内的流场和温度场。模拟计算发现:DN板通道内的流动可分为波纹通道流动和平直通道流动两大类;DN板斜波纹段、凹槽段迎风面努塞尔数(Nu)较大,背风面Nu较小;Nu随着雷诺数(Re)的增大而增大,DN板上的Nu分布随着Re的增大而更趋均匀;增加DN板上斜波纹结构比例可提升其传热能力,但阻力损失也会相应增加;DN板在中等Re水平(Re≈5000)下运行时效果最佳,此时既能保证DN板上Nu均匀分布又控制了阻力损失大小。     

扁平管蛇形翅片空气流动传热数值模拟

针对空冷凝汽器翅片的流动和传热问题,利用Fluent软件模拟扁平管蛇形翅片表面的空气流动传热过程,采用标准κ-ε模型和速度-压力耦合的Simple算法,得到翅片表面温度、传热量以及进、出口压力等数据,从而得出了管外空气平均对流传热系数、流动损失、无量纲表面传热系数j、阻力系数f及j/f随不同翅片高度的变化规律,综合评价...     

折齿形螺旋鳍片管传热和阻力特性试验研究

对实际工程中常用的10种不同折齿形螺旋鳍片管的烟气侧传热特性和烟气阻力特性进行试验研究,得出每一种螺旋鳍片管烟气侧传热特性和阻力特性的计算关联式,为余热锅炉传热系数和阻力系数的计算提供依据;同时根据计算关联式,分析了鳍片间距、鳍片高度、横向节距和管子外径等结构尺寸对传热特性和阻力特性的影响,为进一步优化鳍片管的结构、提高烟气侧传热系数和减小阻力系数提供依据。     

花丝多孔体内插元件强化管内对流传热的研究

应用花丝多孔体内插元件对管内对流传热的强化作用进行了理论分析和实验研究 ,得出强化传热Nu数和阻力系数f随Re数的变化关联式 ,并与光管传热作了比较分析。分析结果表明 :这种内插元件能使换热系数增长的幅度等于或高于阻力系数增长的幅度 ,实验研究结果还得出了花丝多孔体内插元件在实际应用中的最佳孔隙率     

脉动流条件下带突起内翅片管强化传热数值研究脉动流带突起内翅片管强化传热数值研究

对一种周期性带突起纵向内翅片管通道内的流动与传热特性进行了非稳态三维数值模拟。分析了带突起内翅片管通道在进口流速呈正弦波脉动流时其横截面二次涡流在1个脉动周期内的变化规律；得到了内翅片管平均Nu数及阻力系数f在一个脉动流动周期内的变化规律；同时进一步计算分析了不同脉动流脉动频率对内翅片管传热性能及阻力性能的影响。研究表明：在脉动流动的影响下纵向内翅片管的传热能力得到强化，随着脉动频率的增加，纵向内翅片管传热系数的增大幅度逐渐大于阻力系数。     

回转式空气预热器蓄热元件流动传热数值模拟

为研究回转式空气预热器蓄热元件流动与传热特性,采用Fluent软件对3种搪瓷蓄热元件进行数值模拟,获得蓄热通道速度、温度、压力云图及不同雷诺数下努塞特数和阻力系数的变化图像。模拟结果表明:3种板型蓄热元件阻力系数随雷诺数的增加而减小,努塞特数随雷诺数的增加而增加;增加斜波纹的蓄热元件传热性能提高,流动阻力增大,波纹参数是影响蓄热元件流动阻力的重要因素,壁面温度对其影响较小。该结果可为回转式空气预热器蓄热元件的优化设计提供参考依据。     

管壳式换热器壳侧传热与阻力性能的实验研究与预测

设计并建立了换热器传热与阻力的综合性能实验台,对1种弓形折流板换热器和2种连续螺旋折流板换热器壳侧的传热及阻力性能进行了实验研究,实验介质管侧为水,壳侧为油;同时基于壳侧传热实验数据;应用遗传算法预测了换热器的总换热量。实验结果表明:在相同的壳侧流量下,螺旋折流板换热器的阻力要高于弓型折流板换热器,正进正出螺旋折流板换热器的阻力高于侧进侧出螺旋折流板换热器;螺旋折流板换热器的换热系数高于弓型折流板换热器,侧进侧出螺旋折流板换热器高于正进正出螺旋折流板换热器,而且流量越大这种优势越明显。预测结果表明通过遗传算法得到的传热关联式所得的换热量比采用线性回归所得的更加接近实验数据,表明遗传算法可应用于工程中换热设备性能的预测。     

波纹结构参数对搪瓷蓄热元件传热及流动特性的影响

为了缓解回转式空气预热器积灰和低温腐蚀,大部分电厂在空气预热器冷端采用搪瓷蓄热元件。本文利用数值模拟方法对一种常用的搪瓷蓄热元件进行分析,研究其传热及流动特性随波纹高度与宽度等结构参数的变化规律,从而优化蓄热元件设计。研究结果表明:增大搪瓷蓄热元件波纹高度和宽度,有助于强化传热,但同时使流动阻力增大,且随着波纹高度和宽度的增加,阻力系数f增幅远大于努塞尔数Nu的增幅;在回转式空气预热器内部布置空间充裕的情况下,可通过适当减小波纹高度和宽度,获得搪瓷蓄热元件良好的流通特性,从而减小送、引风机电耗,降低电厂运行成本。     

圆形翅片管束的换热与阻力特性试验研究

在传热风洞上采用定热流密度的方法,对3种不同圆形翅片管组成管束的传热和空气侧流动阻力特性进行了试验研究.根据试验结果,并与以前的经验公式进行了比较,拟合得到传热系数和阻力系数的关联式,为翅片管换热器的设计提供了理论支持和技术依据.     

矩形通道内混合对流入口段阻力特性的实验研究

通过实验研究中心截面沿主流方向带有均匀加热平板的矩形通道混合对流入口段的阻力特性,得到Re数、Gr^＊数和倾斜角度对阻力系数的影响。实验结果表明：阻力系数随倾斜角度｜θ｜的增大而增大,在RP数的不同范围内呈不同的特性。Re数小于1500时,阻力系数随Re数的增大而减小,随G^＊数的增大而增大。当Re大于1500时,阻力系数受Re数和G^＊数的影响很小。综合考虑JRP数、Gr^＊数、倾斜角度及管道长径比的影响,对Re数大于1500和小于1500分别给得出了阻力系数的关联式,该组关联式与实验数据吻合良好,偏差小于10％。     

横向节距对锯齿螺旋翅片换热管特性影响的实验研究

为获得管束布置结构对锯齿螺旋翅片换热管特性的影响,在分析其影响机制的基础上对9个锯齿螺旋翅片管错列管束进行了实验研究,获得了横向节距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.结果表明:在横向相对节距范围2.31～3.15,相同雷诺数Re和纵向节距下随横向节距增大,翅侧努谢尔数Nu变化在±3%内;欧拉数Eu减小约20%;综合传热性能j/f(科尔伯恩传热因子与范宁摩擦因子比值)增大约25%.通过与错列光管管束的比较,表明锯齿螺旋翅片管束强化换热性能较优,在大型气体换热设备中具有广泛的应用前景.     

NF型搪瓷蓄热元件的传热与流动特性实验

回转式空气预热器(空预器)的传热与流动特性和所用蓄热元件的类型密切相关。搭建了回转式空预器蓄热元件传热与流动特性实验台,并通过周期性的风门切换,使得冷、热风交替冲刷蓄热元件,模拟回转式空预器的非稳态换热过程。通过实验研究 NF 型搪瓷蓄热元件不同雷诺数下的努塞尔数、压降以及阻力系数的变化规律,得出其传热和流动特性的拟合公式。     

肋板正方形通道传热与流动特性

根据质量、动量、能量守恒定律,采用SIMPLEC算法,对空气在内置肋板正方形通道的传热与流阻特性进行数值模拟,分析了不同攻角和开缝位置对通道传热综合性能的影响;通过对局部流场、温度场、热流密度、绝对涡量、阻力因子的分析揭示了空气在内置肋板正方形通道的传热强化与流动减阻机制。结果表明:攻角为30°时通道的传热综合性能最佳,在此基础上进行肋板的底部开缝可以进一步降低阻力和强化传热速率,提高传热综合性能;通道内加装肋板可以导流通道二次流,均化通道流场,加强近壁区流体与主流区流体的置换程度,从而提高通道的传热速率;绝对涡量可以表征单一二次流的强化,但不能完全表征开缝通道的传热强化现象;肋板攻角及开缝的流动减阻主要降低了通道的形体阻力。     

矩形微管内流动特性的实验研究

以极性液体蒸馏水、无水乙醇和非极性液体R113作为实验工质,流过相对粗糙度1.40%、水力直径170.37 mm,相应高宽比为0.66的由晶体密封生长所形成的矩形紫铜微管,测量微管进出口参数及微管内流体流量,从而获得雷诺数Re与摩擦阻力系数f、Re与Poiseuille数Po、Re与压力梯度Dp/DL的关系。实验结果表明：在43.17 < Re < 4 091.5的实验范围内,流体的极性对微管流动阻力特性没有影响;同时实验结果表明对于粗糙度为1.40%的矩形紫铜微管,内壁面粗糙度对层流区摩擦阻力特性影响不大：当Re小于1 600~1 800时,所有微管内的流动阻力特性与经典理论预测值接近;当Re =1 600~1 800时,微管的f值开始偏离理论预测值,流体发生转捩。     

高位塔U型收水装置有/无水工况下阻力特性实验研究

随着高位收水冷却塔的快速发展,为了更好地优化塔内流场,提高冷却塔的冷却效率,对高位塔中收水装置阻力特性的研究愈加必要。本文针对实验工况设计了风洞实验装置,对一种典型的U型收水装置在风洞中进行了模型实验。在不同空气流速下,研究对比了有/无水工况下收水装置的阻力特性,发现有水工况阻力明显大于无水工况的阻力。随后,利用数值模拟研究了空气流场,并分别提出了有/无水工况下阻力系数与雷诺数的关系。最后,对有水工况下的阻力系数计算公式进行了修正,使其能够为实际高位塔的阻力计算提供依据。     

石子煤气力输送系统阻力特性研究

通过搭建石子煤气力输送系统中试试验台,研究了纯通风条件下,输送系统管路上的静压和气流速度分布特征,得到了纯通风条件下输送系统的沿程阻力系数和局部阻力系数;进一步探讨了筛分后不同粒径石子煤颗粒的沿程阻力和局部阻力特性,并对未经筛分的石子煤原料进行了阻力特性研究。结果表明:该系统可成功输送电厂磨煤机排放的石子煤颗粒;随石子煤粒径增大,沿程阻力系数和局部阻力系数有所增加;随石子煤质量浓度增加,各粒径石子煤的沿程阻力系数和局部阻力系数均呈上升趋势;混合粒径石子煤颗粒的斜坡段阻力系数稍高于直管段摩擦阻力系数,局部阻力系数则远高于前二者。     

泡沫金属矩形通道中对流换热的实验和模拟

实验研究和数值模拟了泡沫金属三维矩形通道内的流动和传热,引入基于渗透率的雷诺数和达西数,确定了泡沫金属对流换热和流动阻力的准则关系式,并分析了多孔结构参数和气体流速对对流换热系数、阻力系数的影响。研究结果表明:泡沫金属对流换热模拟结果与实验数据趋于一致,互为验证了可靠性;泡沫金属的换热强度和流动阻力均随孔径的减小(孔密度的增大或孔隙率的减小)而增大,大孔径的泡沫金属具有较好的对流换热综合性能;气体流速的增加有利于强化换热。     

中高开孔率电除尘器多孔板的阻力特性试验研究

多孔板对于电除尘器内气流均匀起着重要作用,目前已经有一些关于多孔板阻力特性的研究。但是大部分研究集中在低开孔率、少孔数的多孔板上,而针对电除尘器内使用的中高开孔率、多孔数的多孔板阻力特性研究较少。该文针对开孔率0.3≤?≤0.68,孔数116≤n≤1567,相对厚度0.21≤t/d≤0.5的多孔板进行了阻力特性研究,旨在得出多孔板的几何参数以及管内流动状态对阻力系数的影响。试验发现阻力系数均随着开孔率、雷诺数、相对厚度的增大而降低,开孔率的影响最为显著,相对厚度次之,雷诺数影响最小。文中还提出了估计此类型多孔板阻力系数的表达式,为今后科学研究及实际应用提供了重要参考价值。     

平行平板通道内置螺旋线圈流动传热特性

通过实验与三维数值模拟相结合的方法,对内置螺旋线圈平行平板通道的流动及传热特性进行了研究,发现相对于无扰流填充物的平板通道,螺旋线圈的应用能够显著地强化传热,相同Re数下Nu数增幅为29%~141%,相应地阻力系数增幅为26%~175%。数值模拟的结果显示,流体受螺旋线圈的诱导可产生多纵向涡流动,增强了速度在垂直于壁面方向的分量,同时导致温度场发生明显改变,使得速度场与温度梯度场的协同性能得到提升,从而强化了传热。在700相似文献   

H型翅片管传热与阻力特性数值模拟以及场协同原理分析

针对国内外研究人员对H型翅片管传热与阻力特性的研究结果差异较大以及对翅片厚度研究较少的情况,根据电站锅炉低温省煤器的运行工况,采用FLUENT软件计算低温省煤器横截面积恒定的6种H型翅片管的传热和流动阻力特性的变化规律。将数值模拟结果与采用其他文献计算方法以及实验关联式所得的结果进行对比,并利用场协同原理进行分析。结果表明:当H型翅片管横截面尺寸为2 mm×50 mm时,换热区域温度场和速度场的协同性较高、流动阻力较小,因此其综合传热性能较优。