扰流子扰动效应的研究--扰流子长度对传热性能及阻力的影响

为了探索扰流子扰动效应规律,寻求适宜的扰流子长度,在Ｒｅ＝２３００～１００００范围内,以柴油和水为工质进行模拟工业实验,分别得出扰流子长度为０．０,１．０,２．０,３．０,４．０,５．０,６．０ｍ时的ｆ－Ｒｅ及Ｎｕ－Ｒｅ的关联式。通过对各种长度扰流子传热及阻力性能的比较,对扰流子的扰动效应进行了评价。提出了“分段式”扰流子构想。工业实验的结果证实了上述关联式的可靠性和实际应用价值。     

扰流子折流杆换热器的开发研究(Ⅰ)——油- 水系统中试研究

在壳程为低粘度流体水,管程为高粘度油品的操作情 况下对扰流子折流杆换热 器和折流杆换热器进行了传热性能和阻力性能的对比实验研究,并对实验结果和数据进行了分析和关联。对不同长度的扰流子所得到的结果进行了对比,并通过准数关联得出最佳扰流子长度下管程对流传热系数的数学模型。结果表明,在雷诺数为１０２ ～１０３（ 通常高粘度流体在管内的流动状态为层流） ,随着雷诺数的增加,管程加入扰流子后在大部分区域阻力增加的百分率几乎维持恒定值,而管程对流传热系数和换热器的总传热系数增加的幅度却明显提高。说明当管程为高粘度流体时,在管内加入较长的扰流子来强化传热效果较好     

扰流子折流杆换热器的开发研究（Ⅰ）：油—水系统中试研究

在壳程为低粘度流体水,管程为高粘度油品的操作情况下对扰流子折流杆换热器和折流杆换热器进行了传热性能和阻力性能的对比实验研究,地实验结果和数据进行了分析和关联。对不同长度的扰流子所得的结果进行了对比,并通过准数关联得出最佳扰流子长度下管程对流传热系数的数学模型。结果表明,在雷诺数为１０＾２～１０＾３（通常高粘度流体在管内的流动状态为层流）,随着雷诺数的增加,管程加入系数增加的幅度却明显提高。说明当管     

螺旋肋片管与气固多相流传热特性研究

本文在试验的基础上对气固多相流横向冲刷螺旋肋片管的传热特性进行了研究。试验所用物料为平均粒径ｄｐ＾－＝４４μｍ电厂灰和ｄｐ＾－＝１２０μｍ细石英砂。颗粒重量浓度Ｍｓ在０￣４．５ｋｇ／ｋｇ范围内。结果表明,螺旋肋片管与气固多相流传热与气流Ｒｅ数,颗粒浓度以及颗粒尺寸均有关,在较细颗粒和较低Ｒｅ数下,气固多相流强化传热程度随颗粒浓度的增加而增加。     

分段扰流子的实验研究

为了降低扰流子的阻力,提高其综合性能,将扰流子分成几段用钢丝联结构成一种新型的分段扰汉子。以水为实验介质,在雷诺数小于４０００年范围对不同长度的整段扰流子和分段扰流子的传热性能和阻力性能进行了对比实验。结果表明,不论整段还是分段扰流子,随成流子长度的增加,其阻力和传热系数均增加;在相同长度下,不论整段还是分段扰流子,随着汉量的增加,其阻力和传热系数均增加;在实验范围,当扰流子长度相同时,分段扰流子     

扰流子折流杆换热器的开发研究(Ⅱ)——低粘度流体中试研究

在低粘度流体下对扰流子折流杆换热器和折流杆换热器进行了传热性能和阻力性能的对比实验研究。实验以水作为传热介质,热水走壳程,冷水走管程。实验时壳程流体流动状态基本恒定,而管程流体发生变化。通过实验数据的分析关联,得到了加入扰流子后管程对流传热系数的近似计算模型。结果表明,当雷诺数的范围为１０４ ～５ ×１０４ 时,管程对流传热系数增加的幅度高于阻力增加的幅度,管程对流传热系数和换热器总传热系数分别提高５０ ％ 和１０ ％ 以上。说明对水这样的低粘度流体,在传热湍流区（ 即雷诺数大于１０４ 的范围） ,可以采用较大节距的扰流子来强化传热,以取得较佳的综合效果。     

分段扰流子的实验研究

为了降低扰流子的阻力 ,提高其综合性能 ,将扰流子分成几段用钢丝联结构成一种新型的分段扰流子。以水为实验介质 ,在雷诺数小于 40 0 0的范围对不同长度的整段扰流子和分段扰流子的传热性能和阻力性能进行了对比实验。结果表明 ,不论整段还是分段扰流子 ,随着扰流子长度的增加 ,其阻力和传热系数均增加 ;在相同长度下 ,不论整段还是分段扰流子 ,随着流量的增加 ,其阻力和传热系数均增加 ;在实验范围 ,当扰流子长度相同时 ,分段扰流子和整段扰流子相比 ,其传热系数K的降幅在 1 .7%～ 3 .7%之间 ,而阻力的降幅在 1 2 %～ 2 9%之间 ,显然分段扰流子阻力的降幅远高于传热系数的降幅 ,说明分段扰流子优于整段扰流子的综合性能。     

波浪形扰流元件对管翅式换热器传热及压降的影响

为了进一步提高管翅式换热器在气体侧的传热性能,在矩形扰流元件对管翅式换热器强化传热以及压降影响的基础上,对特殊的波浪形扰流元件案例进行了数值分析。对比分析了1 000～1 400雷诺数范围内,矩形、上波浪形和下波浪形扰流元件以及无扰流元件案例对气体侧的传热特性以及压降的影响。结果表明:管翅式换热器的传热性能受扰流元件形状的影响较大,且在相同雷诺数下,采用下波浪形扰流元件可以显著增强气体侧的传热性能,同时又使得气体在流动过程中具有相对适中的压降。     

强化传热与节能技术的研究与开发

介绍了５种强化传热与节能技术：（１）粘性流体的传热强化;（２）新型的壳程折流板;（３）花瓣形翅片管强化冷凝传热;（４）Ｔ－形翅片管强化沸腾传热;（５）错齿圆翅片管强化苯酐凝化过程。同时,对以上５种技术的研究进展及工业应用情况进行了分析。     

多孔性金属薄层的泡核沸腾试验

对自制的多孔性金属薄层的泡核沸腾传热特性进行研究，试验采用单管沸腾装置，管内使水沸腾汽化，管外用电加热，在试验的温度下，多孔覆盖层表面的沸腾传热膜系数为光滑表面的２．２２倍，泡核沸腾起始温差从３．９℃降至２．１℃，作者还分析了多孔覆盖层表面强化沸腾传热的机理，并提出沸腾传热膜系数与温差关联式。     

高温高热流密度熔盐吸热管传热试验研究

以三元熔盐为传热介质,在熔盐吸热传热实验平台上进行高温高热流密度下316L不锈钢熔盐吸热管传热特性试验。吸热管外径为20 mm,实验流体温度控制在250~500℃,热流密度为180~470 kW/m2。实验揭示了不同温度及不同热流密度下熔盐吸热管内对流换热的Nu-Re关系,Nu随Re增加显著增大,实验Nu数普遍高于按Sieder-Tate关联式计算的值。分析了温度及热流密度对熔盐吸热管传热特性的影响,发现熔盐平均温度相同时,低热流密度下的Nu数大于高热流密度下的Nu数,同时实验结果显示高温高热流密度下熔盐吸热管的传热性能主要取决于熔盐流速,且高热流密度对传热过程中的温度影响非常显著。     

波纹管层流传热与流动的三维数值模拟

应用计算流体力学软件FLUENT对波纹管在层流情况下的传热与流动问题进行了三维数值模拟。所模拟的波纹管的母线由多段凹凸圆弧组成(半径分别为R1和R2),其公称直径为20mm,长度为2m。模拟了几何参数R1、R2对其传热与流动性能的影响。在模拟过程中压力-速度耦合选用SIMPLEC格式,压力方程的离散选用Standard格式,其他方程的离散均选用QUICK格式。结果表明:与光管相比,层流情况下波纹管能显著强化传热,在雷诺数(Re)相等情况下,波纹管的R1越大、R2越小时的强化传热效果越好;在几何参数相同情况下,Re越大,强化传热效果越好,在所研究的范围内,Nu最大增加了199.5%。同时,波纹管还具有良好的流动性能,大部分Re的范围内流动阻力系数小于光管的情况,并且随着Re的增大而逐渐接近于光管的摩擦系数。     

浮力对竖直管内热进口段空气对流换热的影响

用数值解析方法对竖直圆管内热进口段空气对流传热时,浮力引起的自然对流以对传热和流动的影响进行了研究,得到了浮力与主流同向和反向两种场合下的速度、流线、壁面剪切应力及努塞尔特数的分布,并在Pe-│Gr/Re│坐标系中给出了因浮力产生的逆向回流区域。研究结果显示：在加热即浮力在与主流同向时,壁面剪切应力和努塞尔特数随Gr/Re的增大而增大,在较高Gr/Re下和中心出现逆流,对象传热系数在出现逆流处达到局部最大值,传热得到强化;冷却即浮力与主流反向时,壁面剪切应力和努塞尔特数随│Gr/Re│的增大而减小,│Gr/Re│较高时管壁处出现逆流,传热系数则在逆流区后端出现极小值,传热减弱。     

石墨-水纳米流体对流换热特性的实验研究

使用自行设计的测量纳米流体流动与对流换热性能的实验装置,测量了含有不同体积分数纳米石墨的石墨-水纳米流体雷诺数在3 000~6 500范围内的对流换热系数。实验结果表明:石墨纳米颗粒的加入提高了水的对流换热系数;石墨纳米颗粒在水中的体积分数与对流换热系数近似呈线性关系;努塞尔数Nu随着雷诺数的增大近似线性增大;流动状态下的纳米粒子本身的无规则运动和热散射对对流换热系数的提高有显著影响。     

间隔扇形凹穴型微通道流动与传热的数值模拟

用FLUENT软件模拟了三维间隔扇形凹穴型微通道流体层流流动与传热的情况,与等直径矩形微通道进行对比.结果表明:间隔扇形凹穴型微通道由于间隔段的存在降低了通道的整体压降,摩擦系数比f/f₀<1;间隔段的长度明显影响微通道的传热性能,长度越长,传热恶化效果越明显.引入强化传热因子(Nu/Nu₀)/(f/f₀)^{0.290 9},当Re>200时通道1、2的(Nu/Nu₀)/(f/f₀)^{0.290 9}均大于1,说明其综合传热性能优于矩形微通道.     

窄环形流道流体阻力与传热特性的研究

以蒸馏水为实验工质,用紫铜管对间隙为0.540～2.685 mm和间隙为0.540 mm的窄环形流道的流体分别进行了阻力和传热特性的实验研究。结果表明：窄环形通道内流体流动出现了从层流向湍流过渡提前的现象,且转捩雷诺数随着窄环隙尺寸的减小而降低。当Re〉750时,窄环形流道能够加强传热效果;而当Re〈750时,出现传热恶化现象,窄环形通道的传热系数小于理论计算的传热系数。     

水平矩形通道内开孔折流板强化换热的实验研究

Re数在500～15000范围内，对矩形通道内交错布置多个开孔折流板的强化换热特性进行了实验研究，分析了开孔密度对通道强化换热的影响，并与设置不开孔折流板通道的实验结果进行了对比分析．实验结果表明：开孔折流板具有较好的强化换热效果，随着雷诺数Re的增加，换热效果逐步增强；同未开孔折流板相比，开孔密度为2．51％的折流板的强化换热效果最好，在测试的Re数范围内，其平均Nu可以增加59％，最大可以提高到2倍．最后，在实验数据基础上，关联得出了一个换热准则关联式，可以用作开发新型换热器的设计计算依据．