横掠1.6/1.0椭圆管换热及流阻特性的实验研究(英文)

利用热质比拟原理及萘升华技术对空气横掠半轴比为 1 .6/1 .0椭圆管的局部及平均换热特性以及流阻进行了实验研究。实验雷诺数范围为 70 0 0 - 5 0 0 0 0。实验结果表明 :该椭圆管表面上的局部换热系数分布规律与圆管相似 ,但分离点位置不同 ;其最大值在前驻点 ,之后 ,随着边界层的发展逐渐降低 ,在分离点达到最小值 ,而在尾部区域又有所回升 ;其平均换热系数高于圆管 ,而阻力低于圆管。最后 ,给出了平均对流换热系数和阻力实验关联式。     

横掠椭圆管的换热和流动特性研究(英文)

对横掠不同长径比的椭圆管的换热和流动特性进行了研究。实验过程中考虑了8种不同类型的椭圆管,流动介质为空气。通过热质比拟和萘升华技术,获得了雷诺数在7000~65000范围内的局部和平均对流换热系数,通过比较不同类型椭圆管的实验结果,阐明了长径比k的影响,首次给出了Nu=f(k,Re,Pr)形式的实验关联式。同时,通过实验还获得了流动阻力系数。最后,使用油-灯黑可视化技术对横掠椭圆管的绕流特点进行了显示。结果表明,局部对流换热系数随长径比k变化,边界层的分离点随k的增大而向后移动。当k<6.0时,椭圆管的平均对流换热系数高于圆管;当k=6.0时,达到最大值,大约为圆管的1.6倍,同时,其阻力系数随着k的增大而减小;当k=2.0时,阻力系数约为圆管的60％。流型印证了实验结果的合理性。     

矩形翅片椭圆管和圆管换热器的数值仿真

利用CFD计算方法,对矩形翅片椭圆管换热器进行了数值模拟,并与同周长、同横截面和同迎风面矩形翅片圆管换热器进行了比较.分析研究了矩形翅片椭圆管和圆管的换热和阻力特性,以及速度、温度、压力的内部流场分布特性.结果表明,矩形翅片椭圆管的换热性能优于圆管换热器;矩形翅片椭圆管尾部涡流小,出口速度均匀;与圆管相比,椭圆管矩形翅片在工程应用中可以减少阻力损失,增强换热系数.     

水平滴型管外凝结液膜分布及换热特性研究

采用特殊管型是最为常见的、有效的强化膜状凝结换热手段。为了研究特殊管型对纯蒸汽膜状凝结换热及强化过程,建立了滴型管物理模型和凝结液膜厚度分布数学模型;通过边界层方程组及无量纲化得到了计算液膜厚度分布及换热系数的表达式。计算结果表明:椭圆度e及Bo数对液膜脱离壁面的临界角φc的作用相反,即当椭圆度e一定时,临界角φc随着Bo数的增大而增大,当Bo数一定时,临界角φc随着椭圆度e的增大而减小;在有效换热面积相等的情况下,滴型管比圆管具有较好的排液性能,能有效地减薄液膜厚度,强化了换热性能;其强化换热效果主要受椭圆度e及Bo数的影响。因此,在设计滴型管时,应该根据Bo数的具体数值确定最佳的椭圆度e。该文结论对优化管型以实现强化换热有一定的参考意义。     

利用格子Boltzmann方法确定换热器管间距

换热器内的流体流动状态直接影响换热效率，合理排布换热管能够改善流动效果，提高换热效率，利用格子Boltzmann方法对换热管外流场进行计算模拟，得到了换热管布管参数最佳比值，在比值下，管外流体流动十分充分，使换热管壁面附近边界层厚度减薄，提高了换热效果，模拟结果对实际生产中换热管的布置具有很好的参考价值．     

水平管道过冷沸腾换热的非稳态数值计算

为研究循环式冷却系中涉及的过冷沸腾流动传热特性,基于VOF多相流模型和Lee相变模型对一水平管道中的过冷流动沸腾过程进行非稳态数值计算。考虑到沸腾起始点的影响,在Lee模型的基础上引入Bergles提出的沸腾起始点关联式以对其进行修正。从热边界层发展和沸腾阶段的发展两方面分析水平管道过冷沸腾换热过程中的流动换热特性及其波动规律,总结了不同热流密度工况下相关参数的分布关系以及对流换热系数沿流动方向的分布规律。结果表明：热边界层的发展和沸腾不断加剧使得流场的不稳定性增加,加热区域后部对流换热系数的波动幅值是入口附近的2倍;热流密度的增加使得流动和换热参数沿流动方向的变化速度加快,热流密度为250 kW/m²工况下,热边界层发展所影响区域约为150 kW/m²工况下的60%;热边界层的发展使得加热段前部的对流换热系数呈现前高后低的特点。当受热区域热流密度较大时,换热设备可以通过减小换热通道长度的方式,在提升换热效率同时减小沸腾带来的换热系数波动的影响。     

强化换热管冷却壁传热分析及结构优化

强化冷却水管的换热,对提高冷却壁的传热性能、延长冷却壁使用寿命有重要意义。利用Fluent数值模拟研究了丁胞管、螺纹管、扭曲椭圆管3种强化换热管对冷却壁换热性能的影响,并对强化换热管结构参数进行了优化,建议丁胞管结构参数设定如下：丁胞纵向间距为40 mm,径向丁胞数为4,丁胞半径为2 mm;螺纹管结构参数设定肋条数为4,肋高为1 mm,肋宽为5~7 mm,导程为25~40 mm;扭曲椭圆管结构参数设定导程不大于100 mm,短长轴之比取0.4~0.6 。对比分析实验结果表明：螺纹管和扭曲椭圆管对冷却壁强化换热效果较好,丁胞管较差,扭曲椭圆管可以在水管压力损失较小下实现较好的强化换热效果。     

集约型AHU内椭圆管翅片换热器空气侧特性的数值模拟

针对位于集约型AHU内部的椭圆管翅片换热器,在合理简化模型的基础上,运用CFD方法对其进行数值模拟,并与同当量直径的圆管翅片换热器进行比较。研究分析了两种结构换热器综合性能的差异、空气侧速度与温度场的分布特征。结果表明:椭圆管换热器出口平均温度高,尾部的涡流与高温区域小,综合换热性能优于圆管,运用在AHU中能够减少阻力损失并增强换热,进而提高空调系统的整体效率。探讨了翅片间距、翅片厚度及管间距3种结构参数对椭圆管翅片换热器性能的影响,为椭圆管在AHU内的运用及优化设计提供参考。     

椭圆管外含不凝结气体自然对流凝结换热性能研究

特殊的换热管型有利于加快气液膜排泄及分离,使换热器的换热性能提高,达到节能的目的。在自然对流的情况下,基于双膜理论和边界层理论,在考虑气液界面热阻的情况下,建立了椭圆管外气、液膜厚度及传热系数的数学模型,利用C++软件进行编程得到不同初始参数、曲率下的气、液膜厚度、凝液量、气、液膜热阻、气液界面热阻和传热系数沿管壁的分布规律。研究结果表明:其他条件不变,传热系数随管壁温度的增大而增大,随混合气压力的增大而减小,随不凝结气含量的增大而减小;对于当量直径相同的椭圆管,其他条件不变,曲率越大,越易发生液膜分离,传热系数越大。管外存在不凝结气体时,气膜热阻液膜热阻》气液界面热阻。计算结果与文献基本相符,能够较好的反映实际,为强化换热提供一定理论指导。     

交叉缩放椭圆强化换热管内流动和传热性能的数值研究

以交叉缩放椭圆强化换热管为几何模型,对管内的传热和流动进行数值模拟,计算结果表明,过渡段流场不同于直管段,纵向涡流较大,湍流强度和湍动能都较大,过渡段强化传热效果明显好于直管段,但阻力也增加了;并且发现随着椭圆长轴与短轴之比的增加,换热增强,为交叉缩放椭圆强化换热管在换热领域的实际应用提供了理论依据.     

不同强化换热管内流动沸腾换热特性对比

采用实验方法对比制冷剂R410A在6根强化换热管和1根光滑管内的流动沸腾换热特性. 实验测试段饱和温度为6 ℃,进出口干度分别为0.2和0.9,质量流速变化范围为80～350 kg/（m²s）.实验结果表明：三维强化管相对光滑管流动沸腾换热系数的强化倍率可达1.14～1.53,因为强化表面上的凹痕阵列能够增强两相间湍动、提高汽化核心数目并打断液膜边界层制造分离流和二次流从而强化换热. 三维强化管中,管1EHT在低质量流速范围内具有较好的换热性能,而管2EHT在相对较高的质量流速时强化性能更优;齿形参数不同的3根内螺纹管间的换热系数差距较大,其中当内螺纹管螺旋角足够大时齿高与液膜厚度之比相近的内螺纹管具有较好的换热性能.     

超临界CO2在螺旋管式冷却器内的传热特性研究

螺旋管结构紧凑、换热效率高,在CO₂气体冷却器中应用广泛. 超临界CO₂热物性变化剧烈,其在螺旋管内的传热特性异常复杂. 通过对不同冷却热流密度和质量流速工况下的数值模拟发现,螺旋管内超临界CO₂传热系数沿流动方向呈近似抛物线分布; 冷却热流密度越大,传热系数峰值越高,出现峰值的流动转角越小; 质量流速越大,传热系数峰值越高,出现峰值的流动转角越大; 不同热流密度与质量流速的比值决定整个流动方向传热系数的涨落,基于此提出了一个适用于均匀冷却螺旋管内超临界CO₂传热计算的关联式,可为螺旋管式气体冷却器的优化与设计提供参考.     

内置螺旋线圈换热管换热分析及数值模拟

概述了螺旋线圈装置的强化传热原理。通过建立光管和内置螺旋线圈换热管的三维流动模型,利用Fluent软件以黏性流体变压器油为研究对象对换热管内速度场、温度场、压力场以及换热过程进行了数值模拟。对比两种模拟结果表明,内置螺旋线圈的换热管内流体流动比较复杂,流体在近壁面处呈明显的螺旋流动,流体的径向速度和切向速度都有提高。总的来说,换热管内布置了螺旋线圈以后流体在其中的流动比在光管内有更强的湍流度,且能够打破流体的速度边界层,增强了流体的对流换热,极大提高了传热系数。     

Analytical solutions to a compressible boundary layer problem with heat transfer

The problem of momentum and heat transfer in a compressible boundary layer behind a thin expansion wave was solved by the application of the similarity transformation and the shooting technique. Utilizing the analytical expression of a two-point boundary value problem for momentum transfer, the energy boundary layer solution was represented as a function of the dimension-less velocity, and as the parameters of the Prandtl number, the velocity ratio, and the temperature ratio.     

Mechanism and numerical analysis of heat transfer enhancement in the core flow along a tube

The present study introduces the principles of enhanced heat transfer in the core flow to form an equivalent thermal boundary layer in the fully developed laminar tube flow, which consequently enlarges the temperature gradient of the fluid near the tube wall, and thereby enhances the heat transfer between the fluid and the tube wall. At the same time, the increase of flow resistance in the tube is not so obvious. Mechanism analysis and numerical calculation based on air and water have been carried out to verify the principle and method presented in this paper, which may bring positive effects to the design of heat exchanger with high heat transfer efficiency and low flow resistance. Supported by the National Key Basic Research Development Program of China (Grant No. 2007CB206903)     

内置分段式弹簧换热管内流场的数值模拟

针对内置弹簧换热管在强化传热过程中产生较大阻力的问题,提出了一种插入分段式弹簧的方法,并通过Fluent软件对内置不同长度的弹簧换热管某一截面处的流动特性进行数值模拟,分别取每段弹簧的长度分别为50 mm、100 mm、150 mm、200 mm,得到了在内置不同长度弹簧的换热管内某一截面处的速度场;然后分别取不同丝径和圈径的分段式弹簧,对换热管内某一截面的流体径向速度场进行数值模拟,研究弹簧的丝径与圈径对强化传热的影响.结果表明:在换热管两端插入分段式弹簧使得管内流体径向速度提高了2~3倍,加快了管内壁区域流体的流动,使得边界层变薄,不仅加强了边界层流体的扰动,而且一定程度上降低了流体流动的阻力,从而提高了换热效率.在雷诺数相同时,内置分段式弹簧换热管相对于光管Nu数提高了2~4倍;随着丝径和圈径的增大,强化传热效率得到提高而流动阻力随着相应增加.     

Characteristics of the boundary layer of magnetic clouds and a new definition of the cloud boundary

The concept of magnetic clouds is the combination of the frozen-in magnetic field and of the plasma clouds proposed in the 1950s or earlier[1—5]. The necessary conditions to identify a mag-netic cloud are[6]: (ⅰ) enhanced magnetic field strength, (ⅱ) a smooth rotation of the magnetic field direction through a large angle at the interval of an order of one day, and (ⅲ) low proton temperature and low plasma b. As an important and distinct subset of interplanetary large-scale transient struct…