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。     

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.     

管内插入扭带的强化传热数值模拟

为了定量研究管内插入扭带的强化传热方式,建立了以空气为传热介质的管内插入扭带强化传热的套管式换热器模型,进行了数值模拟研究,与实验结果相比较,在高Re的紊流流动状态下,得出了非常一致的结果.研究表明,扭转比越小,传热效果越好,同时摩擦阻力系数越大;流体温度越高,辐射传热的效果越明显,传热效果越好;压力对传热效果的影响包含在Re和Pr中.     

高温热管声速传热极限的数学分析方法

介绍了几种典型声速传热极限的数学模型，给出计算声速传热极限在各种条件下的精确解和数值解，目的是为理论工作者提供数学分析方法，也为设计者提供设计计算的准确公式。     

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。     

波节管脉冲流强化对流换热数值分析

通过数值模拟计算,探讨脉冲流对波节管对流换热的强化机理．研究表明：脉冲流强化效果与速度和频率有关,与稳流相比脉冲流可使波节管换热效果提高90％．脉冲流强化换热原因是脉冲流使得波节管波节处产生漩涡,增强扰动,减少热边界层厚度．     

波节管脉冲流强化对流换热数值分析

通过数值模拟计算,探讨脉冲流对波节管对流换热的强化机理.研究表明:脉冲流强化效果与速度和频率有关,与稳流相比脉冲流可使波节管换热效果提高90%.脉冲流强化换热因为是脉冲流使得波节管波节处产生漩涡,增强扰动,减少热边界层厚度.     

钠钾合金高温热管性能试验研究

提出了以钠钾合金作工质生产高温热管的思想，并通过启动特性、等温性和传热性能试验，证明了该高温热管的可行性和实用性     

发动机冷却系统内纳米流体强化换热模拟

为了提高发动机的经济性、可靠性,研究了以纳米流体作为冷却系统内的新型高效换热工质时的传热效果.分别对水、TiO2纳米流体、Al2O3纳米流体和CuO纳米流体的冷却效果进行了模拟研究,得到了冷却系统的换热系数及压力分布图.研究结果表明:TiO2、Al2O3和CuO这3种纳米流体能显著提高发动机的散热性能,与水相比,三者的平均表面换热系数分别提升了10.82%、8.43%和11.24%,而泵功则分别只增加了1.06%、1.30%和1.98%.以纳米流体作为冷却介质时,能以很小的泵功损失增加量带来换热系数的大幅度提高,有利于增强冷却系统的换热.     

内翅片换热管内相变材料融化的数值模拟

将蓄冷空调常用的蓄冷装置——蓄冷球,用内翅片管来替代,将内翅片管中装入自行研制的相变材料,利用二维稳态导热方程,对相变材料的实际融化过程进行理论研究,探讨装有相变材料的内翅片换热管在不同时刻、所有节点的释冷情况．结果表明,内翅片换热管外的载冷剂温度不同、对流换热系数不同以及内翅片管的半径不同对翅片管内蓄冷材料的释冷特性有较大影响．     

旋流片内插缩放板的强化传热数值模拟

对旋流片插入平行缩放板的传热与流阻性能进行了数值模拟研究．结束表明：旋流片产生的螺旋流能够减薄边界层,增加流体的湍流度,从而进行强化传热．在19000〈RP〈36000时,局部努赛尔数和阻力系数都沿着流体流动方向减小,而局部综合传热因子的变化趋势是先增大而后降低．数值模拟结果还表明,与空的平板相比,在缩放板内插旋流片流道中速度与温度梯度夹角的余弦值变大,速度场和温度场的协同程度有所增大．     

管壳式换热器中旋流片强化管外传热的数值模拟

提出并分析了一种新型的传热强化元件——旋流片作为管壳式换热器管隙间支撑物的传热强化机理.在实验基础上,采用周期性单元流道模型数值模拟了旋流片产生的衰减性自旋流的流动和传热特性,并采用分段综合因子分析了传热强化的机理.结果显示,旋流片能起到扰流作用,并使流体强烈地冲刷传热管壁面强化传热.有旋流片段的综合因子最小,尾流段的综合因子接近于1,在自旋流段的综合因子最佳,应当充分利用自旋流段低阻高效的特点对换热器进行优化.     

黄原胶生产中的高粘流体强化传热研究

以高粘流体黄原胶溶液为实验介质,分别在光滑管、螺纹管、GK管和SMK管中,进行了强化传热的实验研究.结果表明:与光滑管相比,GK管和SMK管有较大阻力,但它们的传热强化因子可达到3以上;螺纹管的性能则介于光滑管与GK管的性能之间.GK管是用于高粘流体换热的较佳方式.     

湍流自由旋流在光滑管入口段的强化传热

研究由一种新的旋流发生装置所形成的自由旋流在光滑管入口段的传热情况。从理论上求解了旋流数的衰减规律。自由旋流对传热有明显的强化作用,这种作用与旋流数有关。在适当的雷诺数范围内,这种新的旋流发生装置具有实用价值。     

热虹吸管内部强化沸腾传热数学模型研究

建立了分流管强化热虹吸管内部沸腾传热的数学模型．并将数学模型计算值与实验测量值进行比较,结果非常吻合．     

食品欧姆加热过程中传热对温度场影响的数值模拟

建立了含绝缘体物料的食品欧姆加热模型,物料模型物由材料性质均一的导电组分和绝缘组分两部分构成,导电组分的电导率与温度成线性关系,加热过程中施加的电压恒为220V.利用有限元的方法求解加热过程中模型的温度场和电场方程,模拟分析了物料的热传导率及物料对环境的传热系数对欧姆加热温度场的影响.结果表明:食品欧姆加热过程中,温度场的冷点不仅和物料的电导率有关,而且还受加热过程中传热现象的影响.     

制冷换热器肋片管的强化换热实验研究

以制冷换热器常用的矩表平肋片管作为比较对象，对四种不同片型的肋片管在吸风式直流风洞进行了空气外掠单排肋片管的对比性实验研究，得到了具有实用价值的结论。     

碳钢 - 水热虹吸管内部强化传热的试验研究

为拓宽热虹吸管温度使用范围,提高单管的传输功率,对碳钢 水热虹吸管内部进行了强化传热的试验研究．结果表明,合理选择分流管的结构尺寸,将其置于热虹吸管内,可以起到强化沸腾换热的效果．     

等温竖窄条自然对流换热的模拟研究

应用三维边界层的概念及方程组,数值模拟了等温竖窄条自然对流换热。以条宽为特征量,得出了竖窄条自然对流换热关系式。     

传热物性计算公式的评价

本文对传热计算的四大物性（即密度、热容、导热系数、粘度）的不同计算公式，用３２类物系百余种物质进行考核，得到了适应于各种物系的传热物性计算公式，为工程设计提供了可靠的计算依据