新型曲线拟合法及在翅片管传热性能试验中的应用

引　言对于换热器的传热性能试验 ,往往需要得出换热面某一侧的对流换热系数及其换热规律 ,这就相应地需要根据换热器类型采用合适的试验方法 .一些学者针对具体的试件采用了各种形式的对流换热系数试验方法[1～ 3] ,但都存在各自的应用局限性 .曲线拟合法也是经常用到的一种方法[4 ,5] ,但常规的曲线拟合法或者存在较多的限定条件 ,或者拟合结果不太准确 .本文介绍的新型曲线拟合法限定条件少 ,拟合结果准确 ,试验方便 ,是一种行之有效的对流换热系数的试验方法 .1　新型曲线拟合法的原理1.1　一种简单的换热情形两种流体通过平壁进行热量…     

翅片管与普通管的传热特性比较

近年来,越来越多的换热器采用管外翅片或管内翅片,其目的在于提高传热面积。对于普通管换热器,总单位面积传热系数由下式给出:     

低翅片管高效换热器的传热与流阻研究

以双面整体形低翅片管作为强化传热管,以空气为传热介质,研究了在壳程气体纵向冲刷的情况下,换热器传热和流阻性能。结果表明,该换热器的总传热系数比弓形板式气体换热器的总传热系数高80％,节省传热面积45％。     

直翅片管换热器传热和阻力特性的模拟试验研究

通过模拟试验的方法，对直起片管换热器的传热，阻力特性进行了模拟试验研究，得出了丰相应几何条件下管外对流换热系数及磨擦系数的准则方程，并与热管换热器综合性能试验台上直翅片热管余热管余热锅炉所测量的数据相比较，结果表明，在模拟条件下试验得到的准则方程是可靠的。     

螺旋折流板三维肋翅片管换热器的传热性能研究

文章以水和VG32液压油为实验换热对象,研究了其在螺旋折流板低翅片管换热器和螺旋折流板三维肋翅片管换热器壳程的传热与压降性能。在相同的Re下,螺旋折流板三维肋翅片管换热器的Nu是螺旋折流板低翅片管换热器的1.6～2.6倍。在相同流量下,螺旋折流板三维肋翅片管换热器壳程压降稍大,但它的传热流阻性能比是螺旋折流板低翅片管换热器的1.39～2.15倍。实验结果表明:螺旋折流板三维肋翅片管换热器具有最佳的传热、压降和换热量综合性能。文章还对螺旋折流板三维肋翅片管换热器的强化传热的机理进行了分析。     

花瓣状翅片管气体换热器（二）

以空气为介质,以纵向流动方式冲刷光滑管与花瓣状翅片管进行管壳式换热器壳程的传热强化与流阻性实验研究。实验结果表明,与文（一）的横向冲刷情况相比,在相同工功耗下,Ｒｅ＝２×１０＾４时,按实际换热面积计算,横向冲刷花瓣状翅片管比光滑管提高给热系数１３５．８％,纵向冲刷花瓣管仅与光滑管的给热系数相当,文中通过设计实例的是到横向冲刷是花瓣管空冷器设计方案的较佳选择。     

花瓣状翅片管气体换热器（一）

以空气为介质横向冲刷花瓣状翅片管（包括单管与管束）进行强化热与流阻性能实验研究 。并对其传热强化机理进行分析,结果表明,花瓣状翅片管的非连续周向翅片具有极好的传热强化效果,在实验范围内,本文提出了横向冲刷花瓣状翅片管传热性能的计算方法与理论分析模型,其计算结果与实验值符合良好。     

螺旋内翅片管内充分发挥流体流动与传热的数值分析

采用常规κ－θε模型对一种新型螺旋翅形裂解炉管内充分发展的流体流动与传热进行了数值分析。采用变量置换法反控制方程由原来的三维问题转化为计算平面内的二维问题,并采用ＳＩＭＰＬＥＣ方法计算考察了周向恒壁温、轴向恒热流的螺旋内翅片管内充分发展条件下的流体流动与传热问题,得到了与实验值相近的结果。进一上用所述的方法对相同横截面的直翅和螺旋翅片管内的流场和温度场进行了数值模拟研究,它揭示了螺旋翅片管相对于直     

花瓣状翅片管套管间润滑油强化传热性能

<正> 1 引言 润滑油在管外环隙间轴向流动时,由于流体粘度大,雷诺数小,一般为层流,光滑管的传热膜系数很低,在本实验范围,Re=300～1000,Pr≈200,油冷却时传热膜系数仅为240～360W/(m~2·℃)。本研究采用花瓣状翅片管强化环隙间润滑油的冷却传热,可有效地扩大传热表面积,并使高粘流体在翅片管三角齿形翅片间轴向绕流到达翅根部,翅间流动死角较小,在本实验范围内,以光坯管面积计的传热膜系数在较好的管参数时可达800～3500W/(m~2·℃)。花瓣状翅片管是对高粘流体较好的一种传热管型。     

球凸内翅片管强化传热特性研究

在光滑内翅片管的基础上,结合凹凸板式换热器提出一种新型球凸内翅片管。比较球凸内翅片管、球窝内翅片管和光滑内翅片管的换热性能与流动阻力可知：球凸内翅片管的换热性能与流动阻力最大;通过比较不同排数球凸内翅片管和球凸内翅片管不同排列方式的换热特性与流动阻力可知,三排球凸内翅片管的努塞尔数Nu和阻力系数f最大,二排对排球凸内翅片管的综合换热性能指标ftef最优;比较不同翅片数球凸内翅片管的换热性能与流动阻力,得出8个翅片球凸内翅片管的综合换热性能指标ftef最优;并应用湍动能云图分析不同翅片球凸内翅片管的强化传热机理。     

Local heat transfer and heat flux distributions in finned tube heat exchangers

A detailed analysis of the effect of local heat transfer distributions, which were determined experimentally, on temperature distributions in the fins and in the fluid between two adjacent fins of finned tube heat exchangers is presented. The heat transfer distributions, obtained by a mass transfer technique, prove to be very inhomogeneous over the fin surface, leading to variable results for fin efficiency calculated by the conventional method. In addition, the effect of temperature variation in the fluid, which is usually neglected in fin analysis, is shown in many cases to exert a very strong influence on fin efficiency and total heat flux. For the optimization of fin designs, a combined analysis of local heat transfer, conduction resistance in the fin and temperature variation in the passage is indispensable.     

管束结构对开缝翅片椭圆管换热器性能的影响

在模化试验验证的基础上,对不同横向管间距S₁、纵向管间距S₂和椭圆管长短轴比a/b的开缝翅片椭圆管换热器进行了数值模拟,分析了管束结构的差异对开缝翅片椭圆管换热器性能的影响。结果表明：横向管间距在60.55～70.55 mm范围内,空气侧Nu和Eu均随S₁减小而增大,S₁为60.55 mm时换热器综合流动传热性能最好;纵向管间距在65～75 mm范围内,空气侧Nu随S₂减小而增大,Eu变化不明显,S₂为65 mm时换热器综合流动传热性能最好;横向管间距对开缝翅片椭圆管换热器传热、流动性能的影响较纵向管间距更为明显;在等周长条件下,椭圆管长短轴比a/b在1.5～2.5范围内,a/b为1.8时换热器综合流动传热性能最好。研究成果可为此类换热器在工程实际中的应用与进一步优化提供依据。     

加工参数对三维翅片铜管冷凝换热的影响

犁削-挤压加工成形工艺制造的新型三维外翅片管通过三维翅片、二维沟槽的微作用力增强传热。文中通过实验,研究了在不同加工参数下的三维整体外翅片铜管的传热性能,与光管相比,三维翅片管均能明显地起到强化传热作用。横管外的膜状冷凝时,与努塞尔积分方法求得的管外换热系数理论计算式相比,三维管管外换热系数的常数随给进量增大而减小。随切削深度增加到一定值后出现少许下降,管外换热系数的常数可以拟合为进给量多项式,从而得到了三维翅片管管外换热经验计算式与加工参数的关系。     

新型纵向流一体式翅片管换热性能数值模拟

为达到提高壳侧传热系数的同时又具有较低的压力损失的目的,提出了新型纵向流一体式翅片管。针对翅片与管壁夹角的变化影响传热效率的问题,根据有无翅片、翅片夹角的不同、翅片种类的不同,利用计算流体力学(CFD)软件建立了7种周期性单元流道,并对壳侧流场和传热场进行了三维数值模拟,分析了不同流速的介质在流道中的扰动、压降及温度变化。模拟结果表明,在所有的翅片管中翅片夹角为105°翅片管的换热系数最高,翅片夹角为105°翅片管换热系数约为光管的1.4—1.6倍,压降仅为横向掠过的圆形翅片管的0.018—0.15倍。翅片夹角为105°时,翅片管综合性能较优,对烟气换热器应用提出了数值保障。     

翅片结构对双向开缝翅片管换热器性能的影响

为了获得翅片结构对双向开缝翅片管换热器传热与阻力性能的影响规律,对不同翅片间距P_f和开缝高度S_h的双向开缝翅片管换热器进行了数值模拟,并对数值模拟结果进行了模化试验验证。结果表明：当R_e<7200时,增大P_f会提高双向开缝翅片管换热器的传热与阻力性能;当R_e>7200时,减小P_f会提高其传热性能,降低其阻力性能;随着S_h的增加,双向开缝翅片管换热器的传热性能先降低后提高,阻力性能先提高后降低;对于不同翅片结构的5种双向开缝翅片管换热器,P_f越大,综合流动传热性能越高,但实际换热面积会减小,需综合考虑;在R_e=2734~6712范围内数值模拟与试验结果吻合较好,数值模拟能较准确地反映双向开缝翅片管换热器的传热与阻力特性。研究成果可为双向开缝翅片管换热器的结构与性能优化提供依据。     

进风角度对椭圆管翅式换热器传热性能影响

对两排椭圆管翅式换热器实验元件在不同进风角度下（30°、45°、60°和90°）的换热性能进行了实验研究,结果表明,在测试的迎风速度范围内随着进风角度的减小换热器换热性能减弱,并给出了测试工况范围内的换热性能经验关联式;对不同进风角度下空气侧换热性能进行了数值计算,与实验结果进行对比,符合良好;最后对不同进风角度下换热器内不同通道内空气平均速度的分布进行了研究,解释了换热性能差异的原因,为相应的工程应用提供理论参考。     

翅片螺距对折齿型螺旋翅片管束性能的影响

为了提高平齿型翅片管的强化传热效果,通过改变其锯齿的扭转方向和偏折角度得到了折齿型螺旋翅片管。利用数值模拟和模化试验相结合的方法对基管外径分别为38 mm和51 mm的折齿型螺旋翅片管束进行研究,得到了翅片螺距对折齿型螺旋翅片管束的换热与阻力性能的影响规律和最优翅片螺距。结果表明:翅片螺距P_f在3.63~8.47 mm范围内,空气侧Nusselt数Nu随P_f增大呈先递增后递减的趋势;当P_f大于6.35 mm时,翅片螺距增大对Nu的影响相对已不明显;空气侧Euler数Eu随P_f增大而减小。对于基管外径分别为38 mm和51 mm的折齿型螺旋翅片管束,P_f为6.35 mm时其性能指标Nu·f ^-1/3均最大,因此P_f=6.35 mm是最优翅片螺距。     

蒸发温度对水平正反齿压花齿型肋管池沸腾换热的影响

随着节能减排的大力推广,管外沸腾强化传热技术得到了广泛的研究和发展。设计建立了水平双侧强化管管外沸腾试验系统,以R134a为循环工质试验研究了不同热通量工况下,蒸发温度对正反齿压花齿型三维肋管池沸腾换热特性影响,并结合试验结果分析探讨了其理论描述方法。结果表明:蒸发传热系数随蒸发温度变化趋势线的斜率随热通量呈现非线性变化;在同一蒸发温度下,管表面传热系数均随热通量单调递增,但增长率随热通量增加而逐步降低;回归分析获得不同热通量下蒸发温度对正反齿压花齿型蒸发管表面传热系数影响的统一表达式;等热通量工况强化传热因子在热通量超过10kW·m^-2后升至2以上,在热通量接近20kW·m^-2时达到极大值2.588,但在热通量接近5kW·m^-2时接近1;蒸发温度及其与热通量合同对正反齿压花齿型蒸发管表面传热系数的作用机理与理论描述方法有待进一步深入研究。     

梯形纵肋管束换热器传热及流阻特性研究

本文对纵肋管束换热器的传热、阻力特性进行了试验研究，得出传热特性和阻力特性关系式，并着重分析梯形纵肋管束换热器的特性。进一步探讨了管束节距、肋片高度对传热及流阻的影响情况。与相同结构的光管管束比较，换热增加１０％－３５％，而流阻最高增加４８％，最低情况下，低于光管。文中指出具有梯形纵肋的管束呈现出一种特殊的传热及流阻规律，它不但可获得较低的流动阻力，而且传热得以进一步强化。     

纵向内翅片管对流换热特性的实验研究及数值模拟

传热强化技术由于能使换热设备的效率提高,一直受到科技界和工业界的重视．一般认为翅片在强化传热中的作用主要是增加了热阻较大一侧流体的面积,从而减小了以总面积计算的热阻．在管外侧加翅片是强化管外换热的最普遍方式之一．相对而言,利用内翅片管强化换热的研究工作开展得比较少．本文对一种新型内翅片管的传热特性进行了实验研究,并通过数值仿真与实验数据进行了比较和分析．