非稳态横掠管束对流传热的数值模拟

为研究管束内的换热规律与管间距的关系,通过分析不同物理模型的流场、换热系数,验证了针对横掠管束充分发展段采用周期性边界条件和对称性边界条件的合理性。采用FLUENT软件,对一定雷诺数范围内、不同的管间距横掠顺排管束周期性充分发展段模型的流动换热进行数值模拟。结果表明:密集排列管束的换热效果明显要比稀疏排列的管束大,且对于纵向管间距S_n/d=1.25的管束,当横向管间距取S_p/d=2.0左右时,管束间的换热达到最强,可以为提高换热器换热能力提供工程实际参考。最后将数值模拟结果与已有的经验公式以及实验结果进行比较,验证数值模拟方法的正确性。     

内旋流流化床换热埋管的传热特性

实验研究了内旋流流化床内水平埋管的对流换热系数，其特性与通常的流化床换热有很大差别。由于流动区较高速度的气流对于换热区的影响，在低于最佳流化速度的区间内，换热系数随流动区流化速度的上升而增加，曲线斜率下降，可以通过控制换热区的流化倍率来控制换热，对于维持适当的床温非常有利。在试验基础上，得出了内旋流化床埋管的换热系数关联式。     

空气横掠矩形翅片椭圆管束换热规律的数值研究

采用Fluent软件对矩形翅片椭圆管束空气侧的对流换热情况进行了三维数值模拟,获得了不同流速下翅片表面温度分布,分析了迎面风速与换热系数之间的关系,随着速度的增大,空气侧的换热系数增加,并拟合了换热计算公式。同时分析了不同翅片间距对换热的影响因素,随着翅片间距的增大,空气侧换热系数增加,而且随着Rg数的增加,换热的强化更加明显。     

循环流化床燃烧室换热系数试验研究

利用自制的热流计和物料浓度取样器,在７５ｔ／ｈ循环流化床锅炉上测定了不同灰浓度下床对受热面壁面的换热系数,分析了床对受热面换热系数的影响因素,确定了固体物料浓度与换热系数的关系,开发了综合考虑床温、流化速度的半经验模型,与文献值相比吻合得较好。     

三叶膨胀管换热器壳程强化传热的数值研究

三叶膨胀管是一种新型强化传热管,针对纵向流换热器特点,设计了三种不同管束结构参数的三叶膨胀管自支撑纵向流换热器。应用FLUENT软件及Realizable k-ε湍流模型,对三种不同结构参数的三叶膨胀管换热器壳程强化传热特性展开了数值模拟,并通过与实验数据的对比,验证了计算模型的可靠性。计算了不同壳程介质流速下,三叶膨胀管换热器壳程的换热系数与压降值,并获得了壳程流体流线以及相应的温度场、速度场和二次流分布图。结果发现,在壳程水流速一致的情况下,管束横向间距越大的三叶膨胀管换热器,壳程拥有更高的综合换热性能和更低的压降值,但相应地,换热系数也更低。流场分析显示,壳程流体流线呈现出三维纵向旋流形态,二次流的出现改变了速度场和温度场分布,二次流的强度随着管束横向间距的减小而增大。     

换热器内弹性管束固有阵型对换热性能的影响

弹性管束换热器管束的振动可实现强化换热,为了使弹性管束换热器更好的强化换热,本文研究了弹性管束的固有阵型对管束换热特性的影响。采用work bench数值分析方法对弹性管束进行模态分析,得到管束的前十阶固有频率及阵型。采用脉动流激励弹性管束振动,得到弹性管束的类似固有振型,分析管束固有振型变化对弹性管束换热特性的影响。结果表明,对于管束的面外振型,管束固有振型的振幅出现的位置不同,对管束的换热系数影响很大;对于管束的面内振型,随着管束面内振型阶数增大,弹性管束的换热系数增大。     

水平旋转筒反应器内的换热

本文研究了直径１５～１００μｍ的碳水化合的颗粒在水平旋转筒反应器中的传热．用“渗透模型”机理讨论了粉体颗粒与旋转筒内壁面间的换热,推导出换热系数α与筒旋转速度、物料填充度之间的理论分析解。换热系数理论值和实验所得数据较为吻合。     

sCO2太阳能热发电流化床固体颗粒/sCO2换热器建模与仿真研究

为了研究不同运行工况条件下的换热特性,利用分段集总参数法搭建流化床固体颗粒/sCO₂换热器的仿真数学模型,并对换热系统在不同输入变量扰动下的动态特性及对关键参数的敏感性进行分析和研究。结果表明：换热系统输入侧入口温度的扰动对换热器输出温度的影响幅度较大,而输入侧质量流量的扰动对输出温度的影响较小;小管径和低管数有利于获得较高的sCO₂侧换热系数;同时,在符合最小流化条件下,小粒径和较低的流化气体速度有利于颗粒侧传热系数的提高。     

真空状态下等离子注入铜管管束的换热特性

进行了不同真空度下单管的凝结试验，研究了真空状态下等离子注入铜管管束的换热特性，以及其换热系数随Re数的变化情况，并与普通铜管管束的换热性能进行比较。研究表明：两种管束的凝结换热系数和总换热系数都随着真空度的提高而增大，而且真空状态下等离子注入铜管表面较普通铜管有更好的换热性能。在较高真空度（0．05MPa）和较大Re数（34755）下，等离子管束的总换热系数约为普通铜管管束的1．43倍，凝结换热系数约为普通铜管管束的2倍。图6表1参11     

流化床表面传热系数的直接数值模拟

采用数值试验方法对表面传热系数进行了直接数值模拟．在流化床表血传热系数模型中,流体相的运动和传热规律以Euler方法描述,对固体颗粒相运动和传热规律则以离散单元法(DEM)在颗粒层次上进行描述．利用该模型,对一个二维鼓泡流化床内瞬时和局部传热系数进行了模拟,得到了瞬态表面传热系数随流化速度的变化规律,以及局部传热系数随高度的变化规律．该规律与Ozkaynak等人的实验研究结果以及Syamlal等人采用颗粒相拟流体模型的数值模拟结果相一致,但与双流体数学模型相比,该模型所需主观假设较少且适用范围更广．     

空气-沙子移动床换热器传热特性实验研究

面向太阳能热发电系统,建立一种空气-沙子移动床换热器实验平台,对其在不同参数下进行传热性能的实验研究.并基于实验数据,利用线性回归拟合得到表观气固传热系数的关联式,其整个实验工况预测值与实验值的平均误差为3.57％.研究结果表明:较高雷诺数可提升空气-沙子移动床换热器的传热效能,空气进口温度为281℃时,空气-沙子移动...     

椭圆形换热单管积灰特性的数值模拟研究

椭圆形换热管作为一种强化换热元件,在抗积灰性能方面具有一定优势.本文基于ANSYS FLUENT软件平台建立了一套模拟程序,针对椭圆形换热单管的积灰特性展开了数值模拟研究.重点研究了换热管的椭圆度、烟气流速以及飞灰颗粒粒径对飞灰沉积特性的影响.研究表明,当换热管的椭圆度在1～2之间变化时,5～100μm粒径的颗粒沉积率...     

Direct‐contact heat exchange between fluidizing particles and a heat transfer surface in a fluidized bed: Temperature visualization of fluidizing particles

Heat conduction during contact between a heat transfer surface and fluidizing particles, a phenomenon which is one of the effective heat transfer mechanisms in a gas–solid fluidized bed, has been empirically investigated. The temperature profile of the fluidizing particles during the contact period is visualized with the aid of an infrared imager. The visualization reveals that the particles have been considerably heated in the thermal boundary layer on the heat transfer surface before contact. Based on the visualized temperature profile of the particles, the contact conductance between a fluidizing particle and the heat transfer surface is estimated by an in inverse analysis. Using the evaluated contact conductance, the contributions of the conductive heat transfer to the total heat transfer are also evaluated. © 2002 Wiley Periodicals, Inc. Heat Trans Asian Res, 31(3): 165–181, 2002; Published online in Wiley InterScience ( www.interscience.wiley.com ). DOI 10.1002/htj.10027     

Heat Transfer from Spiral Tubing in an Air-Fluidized Bed

Coefficients of heat transfer from a coiled Turbotec spiral tube to an air-fluidized bed were measured. Experimental parameters included particle diameter, number of flutes, flute pitch, groove depth, and air fluidizing velocity. Results indicated that the heat transfer coefficient generally increased with increasing fluidizing velocity. A maximum coefficient was observed in some cases. The heat transfer coefficient increased with decreasing particle size. The spiral tube with three flutes had the highest heat transfer coefficients. The spiral tube with four flutes and a pitch of 5.66 cm had gains in heat transfer duty as large as 40% compared to plain tubes. A correlation was formulated which fit the data within the range of experimental error.     

深层埋管式能源桩换热性能影响因素分析

提出一种新型的能源桩换热管型式,即深层埋管式能源桩。利用Comsol Multiphysics建立三维方法模拟桩体-土体传热,一维方法模拟管内水动态传热传质的数值模型,考虑了土体温度随深度的变化,模拟出口水温随时间的变化规律并计算换热量,比较深层埋管式与传统的1-U型、1-W型能源桩的换热量,分析了桩径、桩体导热系数、桩体密度、桩体比热容等不同参数对新型深层埋管式能源桩换热量的影响。模拟结果表明：以运行50 h为例,深层埋管式的总体换热量比1-U型、1-W型分别高122%、54%;而对于单位管长换热量,深层埋管式比1-U型、1-W型分别高9%、50%,桩径从0.5 m增加到1 m,换热量增加14.3%;桩体导热系数从1.2 W/(m∙K) 增大至2.5 W/(m∙K),换热量增加9.6%;桩体密度从1 800 kg/m³增大到2 600 kg/m³,换热量增大0.8%;桩体比热容从637 J/(kg∙K) 增大到1 037 J/(kg∙K),换热量增大1.1%。因此深层埋管式的热性能优于传统1-U型和1-W型,在满足能源桩力学性能的前提下,为了提高深层埋管式能源桩换热性能,可以适当增大桩径。对于桩体材料的选择,应该选择导热系数较高的材料。密度和比热容对换热量的提升影响不大。     

Effect of nanoparticle shape on the heat transfer and thermodynamic performance of a shell and tube heat exchanger

Nanofluid is a heat transfer fluid that can improve the performance of heat exchanger systems. Different parameters such as particle size, shape, and volume concentration affect the performance of these systems. The objective of this paper is to study the effect of different nanoparticle shapes (such as cylindrical, bricks, blades, platelets, and spherical) on the performance of a shell and tube heat exchanger operating with nanofluid analytically. Boehmite alumina (γ-AlOOH) nanoparticles of different shapes were dispersed in a mixture of water/ethylene glycol as the nanofluid. The thermodynamic performance of the shell and tube heat exchanger that is used in a waste heat recovery system was analysed in terms of heat transfer rate and entropy generation. Established correlations were used to measure the thermal conductivity, heat transfer coefficient and rate and entropy generation of nanofluid. The results show an increase in both the heat transfer and thermodynamic performance of the system. However, among the five nanoparticle shapes, cylindrical shape exhibited better heat transfer characteristics and heat transfer rate. On the other hand, entropy generation for nanofluids containing cylindrical shaped nanoparticles was higher in comparison with the other nanoparticle shapes. However, the increased percentage of entropy was below 1%. Therefore, this greater entropy generation could be deemed negligible and cylindrical shaped nanoparticles are recommended to be utilized in heat exchanger systems working with nanofluids.     

流化床煤燃烧与气化过程中的辐射换热

流化床反应器中颗粒与颗粒之间的传热在一定程度上决定了化学反应的速率及反应的中间历程。本文通过对气固流化床乳化相中颗粒群结构的进一步认识，建立了颗粒间的辐射换热模型，比较了不同颗粒直径、不同床层温度水平及不同流化工况下颗粒间辐射换热与通过气膜导热份额的大小，并预测了流化床反应器中反应颗粒与惰性床料之间的温差，对于流化床反应器选择合理的运行工况和进行操作参数优化具有参考价值     

Optimal heat extraction from an updraft biomass reactor

This paper presents the design of gas-water and gas-air heat exchangers for extraction of thermal energy from updraft biomass gasifiers in the firing rate range 10–120 kg/h. Mathematical models are developed to study the sensitivity of the heat exchanger efficiency and effectiveness to geometric and flow variables. Optimal parameters to suit the biomass reactor have been evolved. The calculated heat transfer coefficients have been compared with experimental results obtained in test gas-water and gas-air heat exchangers with an observed deviation between −25 and + 17%. In conclusion, system efficiencies of about 75–80% can be achieved by choice of appropriate operating flow regimes and heat exchanger sizes.     

壳管式相变储能换热器性能研究与场协同效应分析

建立壳管式相变储能换热器仿真模型,利用Fluent软件对蓄能、释能工况分别进行模拟。从温度场、速度场、固液交界面3个方面分析逐时换热强度的变化原因;探讨在蓄热过程中热源管壁温、热管口径规格对传热效率的影响。研究结果表明:蓄热工况下管间热扰及自然对流作用明显,10000 s时液相分数达到95%。放热工况以导热为主,60000 s时相变材料仅凝固了75%。从场协同效应分析,采用小尺寸热源管能缩短时间,但单位面积换热强度有明显下降。换热温差≤20℃时,其强化效果开始衰弱。