波纹翅片通道内液化天然气流动沸腾换热特性分析

波纹翅片广泛应用于液化天然气板翅式换热器中;为了对板翅式换热器进行优化设计,必须明确翅片通道内的流动沸腾机理。首先对波纹翅片流道中流体的流动和传热传质机理进行分析,建立了稳态工况下汽化相变模型。然后进行了不同质流密度、热流密度和干度工况下波纹翅片流道内流体流动换热过程的模拟,分析了质流密度、热流密度和干度对波纹翅片传热特性的影响,并与平直翅片进行了对比。结果显示:随着干度增大,波纹翅片换热系数呈现先上升后下降的趋势,且在0.5干度左右达到最大值;随着干度增加,质流密度的增大对换热性能的提升越来越明显,热流密度的增大对换热性能的提升越来越小;波纹翅片比平直翅片换热系数提高30%~150%,在低干度工况下波纹翅片强化传热效果更明显。     

金属平片冷表面湿空气凝水过程热质传递特性的数值模型

湿空气经过换热器翅片冷表面,会发生凝水现象,从而对换热器的热质传递特性有重要影响。本文提出了换热器平翅片冷表面湿空气凝水过程热质传递特性的数值模型,该模型中反映了水蒸气和液态水之间由于浓度差所产生的传质过程、水蒸气直接冷凝所产生的传质过程,以及凝水过程的潜热能量传递。模型计算精度较好,传热无量纲参数jh预测值和实验数据的平均相对误差为6.93%,传质无量纲参数jm预测值和实验数据的平均相对误差为12.1%。     

星型翅片管换热器结霜过程的数值模拟

采用数值模拟的方法对星型翅片管换热器的结霜过程进行了研究。得到了霜层厚度和霜层密度等物性参数的变化规律,分析了其空气侧结霜过程中的传热传质特性,研究了翅片高度和翅片个数两个参数对结霜过程的影响。结果表明,结霜现象会造成换热器换热性能的恶化,并且翅片个数越多、翅片高度越小,传热恶化更严重。     

板翅式空冷器的热质交换研究

本文主要叙述了对三种不同翅片型式(锯齿形、矩形、三角形)空冷器试件在干工况、湿工况和变湿工况下的试验研究结果。通过试验研究不仅得出了空气流过板翅式空冷器热质交换的一般规律性,还得出了这三种翅片型式的传热、传质和表面摩擦系数的准则方程式。最后,还从节能的角度对这三种翅式型式进行了分析。本文得出的准则方程式可提供换热器设计人员在设计相似参数的板翅式空冷器时使用。     

三维双侧不锈钢强化管内R410a冷凝工程模型研究

为评估不同三维双侧不锈钢强化管冷凝传热特性,采用实验方法对R410a在强化管内的冷凝传热进行了测试,并将结果与光滑管进行了比较。所采用的管型包括EHT-HB/D、EHT-HB、EHT-HB/HY、EHT-HX。R410a冷凝的饱和温度为318.15 K,质量流速为40—240 kg/(m²·s),入口干度为0.8,出口干度为0.2。研究结果表明,对光滑管内冷凝传热系数,Cavallini模型预测精度最高,偏差在9%之内。EHT-HB/D具有最佳的冷凝综合传热-阻力特性,PF可达到1.38—1.67,这与增加流体扰动、增强湍流强度、提高排液效果相关;EHT-HX综合性能最差,PF仅有0.99—1.14,甚至逊于光滑管。EHT-HB翅片结构可以使液体更容易从翅片顶部流到槽内,增加流体的扰动。而EHT-HB/HY的翅片结构,使得液体在疏水纹处不易排除,增加了局部传热热阻。随着质量流速的增加,PF均呈现先下降后缓慢增加并趋于平缓。修正后的Huang模型,预测所有管型的冷凝传热系数偏差在±30%之内。     

板翅式换热器传热性能与流动阻力的研究进展

板翅式换热器以其高效、紧凑、适应温度范围广等优点,在汽车、化工和航空航天等领域已有广泛的应用,研究人员对板翅式换热器的传热和阻力特性进行了大量研究。本文简要介绍板翅式换热器的结构特点和翅片类型,并分别从理论分析、试验研究和数值模拟3个方面分析板翅式换热器传热性能与流动阻力的研究现状,指出板翅式换热器的未来发展方向。     

LNG装置用板翅式换热器的设计

介绍采用混合冷剂流程的天然气液化装置用板翅式换热器的特点,分析其具有的工况变化、传热通道排列复杂、两相流均布以及大截面换热器的翅片选择和钎焊等设计难点,并提出了解决方案。     

锯齿型翅片内不同温区氦气流动与传热性能对比及节距对翅片性能影响的研究

为分析板翅式换热器在低温工况下的流动换热性能与常温工况下的差异和翅片节距对其性能影响,建立氦气在锯齿翅片通道内流动与传热的数值模型,开展数值模拟分析。结果表明：低温氦气在锯齿型翅片通道内的传热性能优于常温氦气。在氦气入口温度为20 K时,j因子比300 K时提升1.1%～55.9%,比77 K时提升0.41%～13.01%;在氦气入口温度为77 K时,j因子比300 K时提升0.53%～38.47%。低温氦气在锯齿型翅片通道内的流动性能比常温氦气差。在氦气入口温度为20 K时,f因子比300 K时高16.84%～28.87%,比77 K时高3.98%～23.19%。翅片节距大小在不同温区下对翅片流动与传热性能均有显著影响。在不同温区下,j因子随着翅片节距增大而减小,f因子随着翅片节距减小而增大。低雷诺数时,JF因子随着翅片节距减小而增大,而高雷诺数时则出现相反的趋势。     

正弦波纹翅片表冷器的传热及阻力特性实验研究

波纹式翅片具有良好的传热和阻力性能，应用于中央空调两器和末端设备中。以正弦波纹翅片换热器作为中央空调表面式冷却器进行了多种干、湿工况条件下的传热和阻力特性实验。对实验结果进行了分析处理，得出了正弦波纹翅片换热器的总传热系数关联式以及阻力特性的经验公式。实验结果对于中央空调两器和末端的设计具有重要的指导作用。     

板翅式换热器研究进展

板翅式换热器是一种高效、紧凑的换热设备。介绍了板翅式换热器的近年来国内外研究进展,数值模拟技术在板翅式换热器设计中的应用、翅片传热及表面流动特性、新型翅片结构、影响流体分配特性的封头、分配器及流道结构、优化设计方法及在新领域应用等,并对板翅式换热器发展前景进行了展望,提出在设计过程中将CFD技术与理论分析、试验研究有机结合,多目标优化设计与多算法交叉应用以及新材料与新工艺的发展是未来的研究和发展方向。     

LNG绕管式换热器壳侧单相传热模型的优化

天然气液化工艺中绕管式换热器的壳侧热力计算是当前亟待解决的问题之一,针对低温工况下壳侧传热模型的研究尚不多见,需要选取出适用的传热模型准确计算传热系数,为天然气液化工艺中绕管式换热器的设计选型和热力校核提供依据。本文比较分析了现有壳侧单相传热模型的优缺点,结合绕管式换热器壳侧低温实验数据,筛选出了适用于天然气液化预冷段的壳侧传热模型,并进行了优化。结果表明:对于天然气液化预冷段的壳侧传热系数计算,Abadzic传热模型计算精度最高、偏差范围最小、适用性最佳;Abadzic传热模型粘度修正后计算精度提高约50%,天然气液化预冷段的粘度修正系数可估算为1.05。     

凸环翅片及其在热泵型空调器中的应用

提出一种应用于热泵型空调器的凸环翅片结构。通过CFD模拟,分析波纹翅片、开缝翅片和凸环翅片的传热性能,对翅片进行优化设计。换热器能力测试显示,凸环翅片管式换热器的换热能力,在冷凝工况和蒸发工况下,分别比波纹翅片管式换热器提升3%~5%和2.5%,比开缝翅片管式换热器降低0.8%和0.5%。空调整机测试结果显示,采用凸环翅片管式换热器可实现用单排换热器替代1.5排或2排换热器,降低换热器成本的效果。     

负压低温板翅式换热器锯齿翅片性能的数值模拟研究

换热器在低温工况下的流动换热性能与常温工况下有明显差异.为分析负压低温工况下板翅式换热器关键结构参数对流动换热性能的影响,构建并完善了锯齿翅片通道内流动换热性能的数值模型.采用中心复合设计方法得到实验点并结合Kriging响应面方法,拟合得到了负压低温氦气在锯齿翅片通道内的流动传热关联式.研究结果表明:j因子与间距、厚...     

湿工况下翅片管换热器空气侧热质传递动态模拟

析湿在翅片管换热器用作蒸发器时经常发生,对换热器的性能有重要影响。本文提出了能动态描述翅片管换热器空气侧析湿过程的数值模型,该模型不仅包括析湿过程中的传热传质模型,而且包括描述冷凝水滴形状和流动的运动模型。数值模型的计算精度较好,传热无量纲参数j_h和实验数据的平均相对误差为6.93%,传质无量纲参数j_m和实验数据的平均相对误差为12.1%。结果表明:该模型能准确描述翅片管空气侧析湿过程。     

翅片管式换热器百叶窗结构参数优化

针对小管径(7 mm)翅片管式换热器建立数值仿真模型，分析百叶窗片数和百叶窗开窗角度对空气侧传热因子j和摩擦因子f的影响。选择一款符合设计需求的新型翅片(单个圆管附近6片百叶窗，28°开窗角度),并对样品进行试验验证。结果表明，在干工况下，采用新型翅片的翅片管式换热器的流动特性和传热特性与现有翅片管式换热器趋势一致，且摩擦因子仿真值相对于测试值的误差小于15%,传热因子误差小于20%。     

混合冷剂换热器壳侧氮气冷却试验研究

混合冷剂换热器作为天然气液化流程中的关键设备,主要用于冷却/冷凝多级压缩介质(混合冷剂)。针对采用内波外螺纹管/螺旋折流板结构的海水混合冷剂换热器,以氮气作为试验介质,完成壳侧冷却试验,并将试验结果与经典传热关联式计算结果进行对比。结果表明,茹卡乌斯卡斯(Zhukauskas)流体横掠叉排管束平均表面传热系数计算关联式较适合用于计算螺旋折流板换热器壳侧冷却传热系数。研究结果为混合冷剂换热器传热与流动特性的深入研究奠定基础。     

大功率相变蓄冷散热系统数值研究

针对大功率瞬时热源散热技术需求,提出了基于相变蓄冷和冷凝换热的热管理系统.系统以管翅式换热器为传热单元,以石蜡作为相变材料,采用干度为0.1的低压饱和水作为换热介质,在换热两侧均构建相变过程,可满足高储能密度、快速释冷的要求.构建了三维翅片和一维管道耦合的数学模型,对蓄冷器传热特性进行数值研究,对比了换热流体在单相、两...     

R410A和R22在小管径水平管内冷凝换热特性研究

本文搭建了冷凝换热实验台,对R410A和R22管内冷凝换热系数性能进行对比研究,实验工况为质量流速200~800kg/(m^2·s)、饱和温度40℃、干度0~1、5 mm外径水平光滑铜管,分析了质量流速和干度对管内冷凝换热的影响,并将应用于传统管道的关联式与实验所得数据进行对比。结果表明:冷凝换热表面传热系数与质量流速和干度呈正相关,高干度区域时的冷凝换热表面传热系数增幅显著;M. M. Shah[4]关联式来预测实验数据的效果并不理想,与实际值相比偏差最大可达60%,但是预测低质量流速和低干度区的数据较为理想;当质量流速较小(G=200 kg/(m^2·s))时,R410A的冷凝换热表面传热系数要低于R22;随着质量流速的增大(G=400 kg/(m^2·s)),二者冷凝换热表面传热系数的差距减小;当达到中高质量流速(G=600kg/(m^2·s))时,R410A的冷凝换热表面传热系数与R22的相似;当质量流速继续增大(G=800 kg/(m^2·s))时,R410A的冷凝换热表面传热系数随着干度的增大开始高于R22的。     

板翅式冷凝蒸发器设计计算方法的研究

本文对以板翅式换热器为换热元件的空分设备用主冷凝蒸发器的工作原理、传热过程和温度分布进行了分析研究,提出了一种适合于电子计算机计算的传热设计计算方法。图3表5参6。     

多元平行流冷凝器传热流动性能研究

平行流冷凝器空气侧采用间断型扩展表面的波纹型百叶窗翅片,制冷剂侧采用小水力直径的非圆截面微通道多孔铝制扁管,选用适合于该微尺度强化换热结构的传热和压降关联式,对某规格的平行流冷凝器建立数学模型并在一定工况下进行数值模拟.结果分析表明,制冷剂在非圆截面微通道内的冷凝过程中,表面张力对表面传热系数的强化效果明显;通过改变流程数和各流程管数来改变冷凝过程中的流通截面而达到调整流速的作用,从而可以保持较高的冷凝换热系数和较低的流动压降,与常规换热器相比具有显著的优越性.