多套型套管式换热器传热与流阻性能试验研究

多管型套管式换热器是在大尺寸外管的内部布置多根仙管所构成的换热设备，与单根内管的套管式换热器相比，流量大幅增加，选用螺纹内管和管间折流板可以强化传热。对于多管型套管式换热器的传热性能试验，采用修正威尔逊法进行试验计算，得出了两种多套型套管式换热器的传热与流动阻力性能试验结果。     

套管式地下换热器研究

从理论上对比了套管式和U型管的传热性能。对套管式地下换热器建立了传热模型 ,分析了影响地下换热器性能的各个参数 ,对工程实践有一定指导作用。     

椭圆管翅式换热器空气侧传热和流动特性的数值模拟

建立了椭圆管百叶窗翅片换热器三维模型,对椭圆管翅式换热器空气侧传热和流动特性进行了数值模拟,分析管径、管排数、翅片间距对椭圆管翅式换热器空气侧传热流动的影响。结果表明:管排数为1～3时,椭圆管百叶窗翅片换热器空气侧换热系数随换热器管排数的增加而降低,最大降幅达17.1%;椭圆率为2:3的椭圆管翅式换热器综合性能最好,与同周长圆管管翅式换热器相比,换热性能提高了10.1%,降阻幅度达32.3%;随着风速的提高,翅间距对管翅式换热器换热性能及阻力影响逐渐降低。     

螺旋套管换热器传热特性研究

根据螺旋套管换热器的结构特点及传热特性,建立了水一水蒸气的流动与传热的三维几何模型.利用Fluem时不同工况下的螺旋套管进行了数值模拟,得出了湍流状态下螺旋套管内流体的温度场、速度场和压力场;利用搭建的螺旋套管换热器试验台,得出多种工况下的传热系数,为螺旋套管换热器的设计计算提供了依据.同时将试验结果和数值模拟结果进行...     

套管式中深层地埋管换热器传热建模及取热分析

为了研究无干扰换热条件下,中深层地热能的实际取热性能,文章通过数值模拟方法模拟计算了套管式中深层地埋管换热器的名义取热量。模拟结果表明,套管式中深层地埋管换热器的名义取热量随着钻孔深度、大地热流、循环水流量、当地大气年平均温度的增加而增加。套管式中深层地埋管换热器周围土层的地质条件分布也影响着中深层地埋管换热器的名义取热量,具体表现为浅层土层的导热系数越小,中深层地埋管换热器的名义取热量越大;深层土层的导热系数越大,中深层地埋管换热器的名义取热量也越大。通过调整地埋管换热器的相关参数,并选择合适的地埋管埋设地点等优化措施,可使套管式中深层地埋管换热器达到可观的名义取热量。     

微细管壳式换热器传热性能分析

对微细管管壳式换热器的流动与传热性能进行了实验研究。根据实验获得的微细圆管换热器对流传热努谢尔特数准则式与流动阻力系数的准则式,分析了微细管管壳式换热器的传热流动综合性能,并与传统的管壳式换热器进行了分析对比。结果表明:微细管管壳式换热器传热流动综合传热性能是传统管壳式换热器的2到5倍,且在实验范围内随着雷诺数的增加而增加。     

套管壁厚度对直热式空气源热泵热水器性能的影响

文章对不同套管内管壁厚度的直热式空气源热泵热水器的性能进行试验研究,分析了不同套管内管壁厚度对套管换热器的传热面积、水流速度、传热系数、水系统阻力和热泵热水器的制热量、能效比等的影响。对5台不同套管直热式空气源热泵热水器进行试验的结果表明,设计适当的套管内管壁厚度,不仅提高了热泵热水器的能效比,而且增大了制热量,降低耗电量。当套管内管壁厚度为0.7 mm时,热泵热水器的能效比最大。     

竖直U型地埋管换热器热短路抑制措施的分析

建立了单U型地埋管换热器三维瞬态数值分析模型,对抑制地埋管换热器“热短路”的各种措施进行了数值模拟.在不同载流体流速和回填料导热系数条件下,分别对隔热板式、保温套式地埋管换热器和未采取任何“热短路”抑制措施的普通地埋管换热器整体传热性能进行了研究,获得了不同“热短路”抑制措施对埋管换热器整体传热性能的影响规律;通过对影响埋管换热器整体传热性能“热短路”抑制措施的对比分析,并结合地埋管换热器实际工程运行环境,提出在工程实践中不必针对埋管换热器的”热短路”现象采取任何额外的抑制措施的建议.     

紧凑传热管束受限空间内沸腾强化换热特性

海水淡化装置以及太阳能或余热吸收式制冷机中的蒸发换热器,采用管排外降膜式蒸发方式,它具有很多优点,但管间距离较大,以致尺寸较大,供液方式较复杂。将传热管束紧凑排列置于饱和状态液体中,将其变为满液式蒸发换热器,利用传热管束间受限空间内早期沸腾强化机理,将中小热负荷条件下的自然对流换热转化为核沸腾换热,在间隙尺寸适宜时,其换热性能可能优于降膜式蒸发换热器。对紧凑传热管束在受限空间内沸腾强化换热进行实验研究,确认了满液式蒸发换热器具有良好的换热性能,在中小热负荷条件下甚至超过降膜式蒸发换热器。     

管外冷凝强化换热管的结构及发展趋势

介绍了各种类型的管外冷凝强化换热管,分析了其强化机理及结构特点,并总结得出:管外冷凝强化管的换热系数与管型有关,且各管型的结构参数对强化传热具有重要的作用.对国内外管外冷凝强化技术研究工作进行分析,结果表明,目前管外冷凝强化换热管的研究主要集中于翅片形状、翅片密度、翅片高度等结构参数对换热性能的影响.强化换热管的冷凝传热性能不仅与翅片结构参数有关,而且也与管材的表面特性和导热系数有关.管外冷凝强化换热管的研究重点是开发新型三维结构翅片的双侧强化管并研究其传热关联式,以及研究不锈钢等低成本材料制造的强化管换热管的传热性能和强化结构的优化.     

弹性管束型容积式热交换器的研究

本文提出了一种新型容积式热交换器,该热交换器的传热元件采用弹性管束。     

螺旋槽管凝结换热器的研究与应用

通过对螺旋槽管凝结换热器的试验研究,得到了螺旋槽管涉及相变时管内对流换热、管外凝结换热准则关联式以及管内流动阻力关联式,并依据试验结果,将螺旋槽管应用于电站凝结换热器,取得了满意的效果。     

扭曲椭圆管换热器壳程强化传热的数值研究

基于扭曲椭圆管的换热器是一种新型的新风系统换热器,针对扭曲椭圆管及其应用特点,设计了两种不同结构参数的新风系统换热器。应用FLUENT软件,在夏季工况下对两种不同结构参数的新风系统换热器壳程进行模拟分析,并通过与实验数据的对比,验证计算模型的可靠性。结果显示在相同体积流量下,随着壳程开孔面积的增大,对流换热系数h不断减小,压降Δp不断减小,综合性能系数h/Δp1/3变化不明显;随着螺距的减小,对流换热系数h不断增大,压降Δp不断增大,综合性能系数h/Δp1/3也不断增大;流场分析显示,扭曲椭圆管换热器壳程流道内,呈现出明显沿着扭曲椭圆管壁面的螺旋流,使得空气在流道内充分扰动,增强换热效果。     

自激振荡管壳式换热器强化传热的可行性分析

脉动流体能够使管壳式换热器换热系数得到提高,而自激振荡腔在一定的结构参数和运行参数下能够使流体产生脉动。在管壳式换热器前安装自激振荡腔,使流体流经自激振荡腔产生脉动流动,从而实现管壳式换热器的强化传热。分析了将自激振荡腔用于管壳式换热器强化传热可行性。     

水滴形管换热与阻力特性的数值研究

为提高换热管的综合性能,设计并研究了一种新型水滴形换热管,采用CFD软件,在相同管横截面积的前提下,对圆形、椭圆形及水滴形换热管单管和管束的换热与阻力特性进行了模拟计算。研究表明:水滴形管可以明显减小换热管背流面的回流;在相同的进口流速下,水滴形管管束努塞尔数Nu较圆管和椭圆管分别增大了28%和18. 5%,而进出口压降相较于椭圆形及圆形管分别减小了45. 5%及90%,相较于圆形管及椭圆形管,水滴型管具有更好的换热流动特性。     

氦气冲刷螺旋管束传热的数值研究

采用CFD软件对氦气冲刷螺旋管束的传热特性进行了数值模拟。计算时采用了轴对称简化模型;湍流模拟采用低Re k-ε模型。通过与实验数据对比,发现低Re模型比壁面函数法更适合计算冲刷管束类型的流动。计算结果表明,顺排管束前几层平均Nu高于叉排管束,而深层管平均Nu低于叉排管束;管列距离较大时排列方式对深层管的传热影响很小;管束与边界距离约为管束中心部分氦气流道宽度的一半时,各列传热管传热和氦气出口温度都较为均匀;管束横向位置发生偏移将导致管束内流动、传热出现不均匀。结果对于螺旋管蒸汽发生器设计具有参考意义。     

Heat transfer,friction factor and effectiveness analysis of Fe3O4/water nanofluid flow in a double pipe heat exchanger with return bend

The convective heat transfer, friction factor and effectiveness of different volume concentrations of Fe₃O₄ nanofluid flow in an inner tube of double pipe heat exchanger with return bend has been estimated experimentally and turbulent flow conditions. The test section used in this study is of double pipe type in which the inner tube diameter is 0.019 m, the annulus tube diameter is 0.05 m and the total length of inner tube is 5 m. At a distance of 2.2 m from the inlet of the inner tube the return bend is provided. The hot Fe₃O₄ nanofluid flows through an inner tube, where as the cold water flows through an annulus tube. The volume concentrations of the nanoparticles used in this study are 0.005%, 0.01%, 0.03% and 0.06% with Reynolds number range from 15,000 to 30,000. Based on the results, the Nusselt number enhancement is 14.7% for 0.06% volume concentration of nanofluid flow in an inner tube of heat exchanger at a Reynolds number of 30,000 when compared to base fluid data; the pumping penalty of nanofluid is < 10%. The effectiveness of heat exchanger for water and nanofluid flow is explained in terms of number of transfer units (NTU) in order to estimate the overall performance of the double pipe heat exchanger. New correlations for Nusselt number and friction factor have been developed based on the experimental data.     

R290热泵供热换热器的节能性能研究

通过建立R290热泵供热换热器模型,对R290供热换热器的总传热系数进行计算,得出增大R290的质量流速,减小换热管的直径,降低冷凝饱和温度,可增加总传热系数,减少供热换热器尺寸,节约金属材料。通过对R290冷凝流动过程的压降计算,得到随着换热管内径、换热管长、R290质量流量和冷凝温度的变化,沿程阻力压降的变化最大,而局部阻力压力降和加速度阻力压降的变化较小。应从系统运行性能和加工成本等方面综合考虑,优化选择合适的管径、管长和R290质量流量,以节约能源,保护环境。     

Heat Transfer Enhancement in Shell-and-Tube Heat Exchangers Using Porous Media

A numerical simulation has been carried out to investigate the heat transfer enhancement in a shell-and-tube heat exchanger using a porous medium inside its shell and tubes, separately. A three-dimensional geometry with k-? turbulent model is used to predict the heat transfer and pressure drop characteristics of the flow. The effects of porosity and dimensions of these media on the heat exchanger's thermal performance and pressure drop are analyzed. Inside the shell, the entire tube bundle is wrapped by the porous medium, whereas inside the tubes the porous media are located in two different ways: (1) at the center of the tubes, and (2) attached to the inner wall of the tubes. The results showed that this method can improve the heat transfer at the expense of higher pressure drop. Evaluating the method showed that using porous media inside the shell, with particular dimension and porosity can increase the heat transfer rate better than pressure drop. Using this method inside the tubes leads to two diverse results: In the first configuration, pressure loss prevails over the heat transfer augmentation and it causes energy loss, whereas in the second configuration a great performance enhancement is observed.     

螺旋槽管换热过程的三维速度场与温度场耦合数值模拟

根据螺旋槽管换热器结构特点及传热特性,建立了以水为工质的换热器流动与传热的三维几何模型。运用有限元分析软件ANSYS模拟出换热器在换热过程中速度场与温度场的状况,分别得到了螺旋槽管内壁与外壁的对流换热系数。结果表明:槽深越大,随着Re增大,换热性能越好;当Re较小时,螺距越大,换热效果降低。其与该类光管换热器相比,得出螺旋槽管的换热系数是光管的2.5倍左右,强化了传热,为此产品的进一步理论研究和推广应用提供了依据。